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
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.
к = Ri / R0= 5/5,8 = 0,86,
y5 = (R20/2*a)* k (1-k) = (5,82/2*6370)*0,86*(1-0,86) = 3,1*10 –4 км = 0,31 м.
Профиль данного пролета приведен на рис. 11.
Рисунок 11. - Профиль пролета РРЛ «Рахат-Палас»-«Техака»
Определим радиус минимальной зоны Френеля в любой точке пролета, по формуле(37) :
K = Ri / R0 = 0,1/5,8 = 0,017
H0 = √ 1/3*5,8*0,016*0,017*(1-0,017) = 0,022 м.
Определим приращение просвета за счет рефракции по формуле (38)
ΔH (g+σ) = -58002/4*(-11*10-8 + 11*10-8)*0,017*(1-0,017) = 0.
H (0) = H0 - ΔH (g+σ) = 0,022 – 0 = 0,022 м.
Определим запас замирания по следующей формыле
F1 = SG + Gпрд + Gпрм – L0 - 2η, (39)
где SG - коэффициент усиления системы;
GПРМ, GПРД - усиление передающей и приемной антенны
соответственно ;
2η - КПД антенно-фидерного тракта, примем равным 3 дБ, так как используется компактное расположение наружного блока (ODU);
L0 = 20 * (lg f + lg R0 ) + 32,45 – где затухание радиоволн в свободном
пространстве;
f - средняя частота диапазона, МГц;
Rо - длина пролета в км.
L0= 20 * (lg 18000 + lg 2,3) + 32,45 = 1 44,8 дБ,
Ft = 110 + 38 + 38 - 144,8 - 3 = 35 дБ.
L0 = 20 * (lg 18000 + lg 5,8) + 32,45 = 152 дБ,
Ft = 110 + 38 + 38 - 152 - 3 = 31 дБ.
Казахстан относится к зоне Е, для которой интенсивность осадков
(превышаемая в 0,01% времени) и R0,01 = 22 мм/час[9].
Коэффициенты а и к для горизонтальной и вертикальной поляризации на частоте 18 ГГц, равны:
ан =1,132, ау =1,1028,
ки = 0,0597, кү = 0,05486.
Опорное расстояние определяется по следующей формуле:
d 0= 35*ехр(-0,015*R001) = 35*ехр(-0,015*22) = 25,16 км.
Коэффициент уменьшения определяется по следующей формуле
r = 1/1 + (R0 / d0) определим для пролетов «Рахат – Палас»
Пролет «Атакент» - «Рахат – Палас»
r = 1/ 1 + (2,3/25,16) = 0,91.
Пролет «Рахат Палас»-«ТехаКа-банк»
r=1/ 1 + (5,8/25,16)= 0,81.
Удельное затухание в дожде для горизонтальной и вертикальной поляризаций:
үh = кн *ан *R001 = 0,0597*1,132*22 = 1,48дБ/км,
үv = кv*аv* R001 = 0,05486 * 1,1028*22 = 1,33 дБ/км.
Эффективная длина трассы определяется по формуле:
dэ= r*R0для пролетов:
Пролет «Атакент»-«Рахат Палас»
dЭ =0,91* 2,3=2,09км.
dЭ = 0,81*5,8 = 4,7 км.
Оценка затухания на трассе, которое превышается для 0,01% времени определяется выражением:
А0,01=ү* dЭ для пролетов:
А0,01 = 1,48* 2,09 = 3,1 дБ.
А0,01 = 1,33* 4,7 = 6,25 дБ.
Затухание, которое превышается для другого процента времени Т может
быть определено из уравнения:
Ат/А0,01 = 0,12*Т –(0,546 + 0,043*lg T)
Подставляя сюда Аr = F1 получим время в течении которого дождь вызовет затухание, больше запаса на замирание.
T = 10 11,628*(-0.546+√ 0,29812 + 0,172*lg(0.12* (А0,01/F1)) (%).
Причем, если величина А0,01/F1 < 0,154023, то для получения действительного значения необходимо принять А0,01/F1= 0,155 .
Для отдельных пролетов:
А0,01/F1 = 3,1/35 = 0,088 < 0,154023 = 0,155
Т = 10 11,628*(-0,546+√ 0,29812 + 0,172*lg(0,12*0,155)) = 8*10 –7 %
А0,01/F1 = 6,25/35 = 0,2,
Т = 10 11,628*(-0,546+√ 0,29812 + 0,172*lg(0,12*0,2)) = 1,9*10 –7 %
В связи с тем, что протяженность пролетов очень мала, а размеры препятствий не значительны, а также то, что антенны расположены в зоне устойчивой видимости с большим относительным просветом, в то же время ухудшения связи, вызванное субрефракцией радиоволн можно не рассчитывать. Условно примем его равным 10 -5
Проверка норм на неготовность:
Норма на неготовность вычисляется по формуле:
URдоп = 0,3*L/2500.
URдоп = 0,3*2,3/2500 = 0,000276 %
URдоп = 0,3*5,8/2500 = 0,000696 %
Время ухудшения связи, вызванное дождем и субрефракцией радиоволн на пролетах:
Т% = 8*10-7 + 10 -5= 10 -5%.
Т% = 1,9*10 –7 + 10 –5= 10 –5%.
При сравнении полученных значений с нормами, видно, что эти начения меньше норм, т.е. нормы выполняются.
Общая длительность нарушения связи, вызванная многолучевым замиранием, равна сумме нарушений вызванных медленными и селективными замираниями [7]:
Р = Pflat + Рsel
Длительные нарушения связи, вызванные медленными замираниями, определяются по формуле [7].
Pflat =К*Q* Fb *dc *(W/Wb )=К* Q * Fb *dc *10 a/10, %
где А - глубина замирания, дБ, которая принимается равной запасу на замирание Ғt;
Wо - мощность принимаемого сигнала в отсутствии замирания;
d - длинна трассы, км;
f - частота несущей, ГГц;
В и С- коэффициенты, учитывающие региональные эффекты;
К- коэффициент, учитывающий влияние климата и рельефа местности;
Q - коэффициент, учитывающий другие параметры трассы, отличные от d и f.
Для наземной радиолинии, на которой наименьшая высота подвеса антенн приемника и передатчика составляет не менее 700 м над уровнем моря коэффициент К вычисляется по следующей формуле,
К = Р1,5l *10 –(6,5 – Сlat +Clon)
где РL = 5% - процент времени с вертикальным градиентом рефракции,из четырех месяцев берут худший. Коэффициенты Clat = 0 и Clon = 0 для данной местности.
Коэффициент Q вычисляется по формуле,
Q = (1+│ ε p │)-1,4,
Где │ ε p │угол наклона радиолуча
│ ε p │= │h1 – h2│/ d,
где h1, h2, высота подвеса антенн над уровнем моря, м;
d - длина трассы, км.
Рассчитаем длительность ухудшения связи из-за медленных замираний на каждом пролете: Пролет «Атакент»-«Рахат Палас»
К = 0,05 1,5*10 –6,5 = 3,5*10 –9,
│ ε p │=│900-872│/2,3 =12 мрад,
Q = (1+│12│) –1,4 = 0,027,
В = 0,89, С = 3,6,
Рflat = 3,5 *10 -9* 0,027 *І8 0,89*2,33'6* 10 35/10 = 7,8*10 -12%.
К = 0,05 1,5*10 –6,5 = 3,5*10 -9,
│ ε p │=│872 - 1100│/5,8 =39 мрад,
Q = (1+│39│) –1,4 = 0,0056,
Рflat =3,5 *10 -9* 0,0056* 180,89*5,81,6*1031/10 = 181*10 –6 %
Определим норму на допустимое время ухудшения связи по пролетно: Пролет «Атакент»-«Рахат Палас»
SES = 0,054* L/2500 = 0,054*2,3/2500 = 49*10 -6%
SES = 0,054* L/2500 = 0,054*5,8/2500 = 125*10 –6%
При сравнении полученных значений с нормами, видно, что эти значения меньше норм, т.е. нормы выполняются.
Исходные данные для расчета:
Мощность передатчика 1 Вт
Минимальный порог уровня на входе приемника -77 дБм
Частота приема 2314 МГц
Частота передачи 2384 МГц
Затухание в фильтрах и антенных разделителях 7дБ
В качестве антенны ЦС используется четвертьволновой штырь
Диаграмма направленности 360 градусов
Коэффициент усиления антенны ЦС 8 дБ
В качестве антенны АС используется полупорабола
Диаграмма направленности 6,1 градус
Коэффициент усиления антенны АС 28,3 дБ
Высота на которой расположена антенна ЦС составляет 48 м
При этом длина соединительного фидера 12 м
В качестве фидера используется кабель АNDREW LDFS - 50А НЕLIАХ
Высота приемной антенны 10 м
Погонное затухание данного кабеля на частоте 2300 МГц равно 7,05 дБ на 100 м.
Напряженность поля при которой обеспечивается достаточное качество
приема равна 45 дБ
Определим зону обслуживания [10], для этого определим неровность местности по четырем направлениям относительно антенны ЦС: северное, южное, восточное, западное. При этом оставим неизменными все значения:
а) определим затухание в фидере ЦС по формуле [10]:
Вф=а*1Ф, (40)
где a - погонное затухание фидера, равное 7,05 дБ на 100 м;
1ф- длинна фидера, равна 12 м. подставим эти значения в формулу (40),
ВФЦС =7,05*0,12 = 0,8 дБ.
б) рассчитаем ВР.Н. -поправку, которая учитывает отличие номинальной мощности передатчика от мощности 1 кВт, по формуле:
В р. н.= 10 *lg (1000/Рн), (41)
тогда В р. н.= 10*lg(1000/1) = 30 дБ
в) рассчитаем Вһ2-поправку, учитывающую высоту приемной антенны отличную от 10 м, по формуле:
Вһ2 =10*lg(10/h2)
тогда Вһ2 = 10*lg (10/10) = 0 дБ (42)
г) Определяем Врел - поправку, учитывающую рельеф местности следующим образом. График для определения рельефа местности, приведен на рисунке 12 (а). Чтобы определить колебание уровня местности ΔҺ, рисуют рельеф местности и определяют колебание ΔҺ. Когда ΔҺотличается от 50 м в ту или иную сторону, следует вносить поправки, определяемые по графикам рисунка 12 (6) и рисунка 13 (в). Причем коэффициент Врел определим интерполируя между графиками рисунка 12 (6) и рисунка 13 (в) для г<100 км.
Рисунок 12.-График для определения поправки учитывающей рельеф местности
Северное направление:
ΔҺ1= 20 м - преобладают 4-5 этажные постройки на расстоянии до 8 км все постройки и деревья на более дальнем расстоянии не превышают 14 м.
ΔҺ2= 14 м
Следовательно поправка учитывающая рельеф местности равна:
В р. Н. =-6 дБ.
Восточное направление:
ΔҺ1= 14м - на протяжении 3,5 км жилые постройки отсутствуют, но есть деревья, на более дальнем расстоянии высота строений достигает 28 м.
ΔҺ1= 28 м
Следовательно поправка учитывающая рельеф местности равна: В р. Н. = - 4 дБ.
Южное направление:
Данное направление характеризуется тем, что строения не превышают ΔҺ1 = 10 м на расстоянии до 3 км на более дальнем расстоянии начинается предгорье Заилийского Алатау и на расстоянии 5 км высота местности достигает ΔҺ2= 200 м, относительно уровня на котором расположена ЦС
Врел= 7 дБ.
Западное направление:
Данное направление характеризуется тем, что высоты строений достигает 28
м, так как преобладают в основном 9-и этажные жилые дома
Врел= - ЗдБ.
д) РассчитаемΔВ0 - поправку, учитывающую уменьшение восприимчивости к помехам по сравнению с четвертьволновым штырем.
ΔВ0= 10*lg (Өк /360), (43)
Тогда ΔВ0= 10*lg (6,1/360) = - 17,7 дБ
е) Определим затухание в фидере АС по формуле (39):
ВФАС = 7,05*0,1 = 0,7 дБ.
ж). Определим напряженность поля, реально создаваемое передающей станций ЦС в пункте приема АС по основной расчетной формуле:
Е = Ес + Вр.н. + Вфцс + Вфас + ВҺ2 + ВРеЛ +2*Вф – DАЦС - DААС + ΔВ0, (44)
тогда:
Е = 45 + 30 + 0,8 + 0,7-6 + 14- 8 - 28,3 - 17,7 = 30,5 ДБ.
Е = 45 + 30 + 0,8 + 0,7 - 4 + 14 - 8 - 28,3 - 17,7 = 32,5 ДБ.
Е = 45 + 30 + 0,8 + 0,7 + 7 + 14 – 8 - 28,3 - 17,7 = 43,5 ДБ.
Е = 45 + 30 + 0,8 + 0,7 - 3 + 14 - 8 - 28,3 - 17,7 = 33,5 ДБ.
По графику рисунка 13 определим ожидаемую дальность связи для рассчитанной напряженности поля при высоте передающей антенны 48 м.
Рисунок 13. - Кривые для определения дальности связи
В северном направлении дальность связи составляет 25 км.
В восточном направлении дальность связи составляет 22 км.
В южном направлении дальность связи составляет 12 км.
В западном направлении дальность связи составляет 21 км.
Следует отметить, что даже в условиях города с довольно плотной застройкой и высотой антенны ЦС 48 м, целесообразно использовать абонентские станции с установкой антенны на высоте 15 м.
Для проверки правильности расчетов. Минимальный порог уровня на входе
приемника, определяется по следующей формуле:
Р прм= Рпрд *G прд*G прм* λ2/(4πr)2*Lдоп*Z(ВТ),
или в ДБ
Рпрм = Рпрд+ Gпрд+ Gпрм+20*lg λ – 20 lg(4π) – 20lgr -Lдоп- z,(45),
Где z = 5 дБ - запас помехоустойчивости к внешним помехам;
Lдоп = 10 дБ - дополнительные потери.
Подставим все известные значения в формулу (45)
Рпрм = -30 +8+ 28,3 +20* lg 0,125 -20lg (4*3,14) – 20 lg25 – 10 – 5 = -77 дБм.
Полученное значение получилось такое же как и в задании, следовательно расчет произведен верно.
Антенная система земной станции компании «Рахат Телеком» состоит из опорно-поворотного устройства и двух зеркальной антенны выполненной по схеме Касегрейна. Опорно-поворотное устройство, высота которого составляет 4,7 м. крепится к специально подготовленному фундаменту. Диаметр большого зеркала двух зеркальной антенны составляет 9,3 м. Общая масса конструкции 5 тонн.
В связи с тем, что антенная система представляет собой громоздкое сооружение, работающему персоналу следует соблюдать правила техники безопасности при проведении механосборочных и наладочных работ. В случае не соблюдения правил техники безопасности работающему персоналу грозит получение травм различной степени тяжести, начиная от ушибов и зажимов в движущихся элементах конструкции и заканчивая облучением электромагнитным полем в случае включенного передатчика. В связи с этим предусматривается ряд мер соблюдение которых исключает травматизм. Среди этих мер выделим такие как: работы ведутся квалифицированным персоналом, изучившим инструкцию по установке антенной системы, не моложе 18 лет и прошедшие медицинское освидетельствование; все производимые работы оформляются нарядом; перед выполнением работ бригадир бригады проводит инструктаж личного состава по мерам и правилам безопасности, при этом уделяет особое внимание на меры безопасности при перемещении грузов. Работы по сборке антенны выполняет бригада не менее 3-х человек; работающий персонал использует средства индивидуальной защиты такие как каски, страховочные ремни безопасности и т.д. Работы с составными частями антенной системы проводятся при помощи крана с вылетом стрелы не менее 10 метров и грузоподъемностью не менее 3-х тонн; разгрузочные работы осуществляются под руководством специально выделенного лица из административно-технического персонала, который определяет безопасные способы разгрузки и несет непосредственную ответственность за соблюдение правил техники безопасности при проведении этих работ. Автокрановщик имеет удостоверение на право проведения подъемно перегрузочных работ, имеет классность не ниже 2-го и выбирается из самых опытных автокрановщиков автохозяйства; автокран укомплектован стропом грузоподъемностью не менее 3-х тонн, количеством каналов не менее 4-х и длиной не менее 2-х метров, расстояние между поворотной частью крана и выступающими частями конструкции не менее 1 метра. По сигналу «стоп» машинист немедленно прекращает работу крана, не зависимо от того, кто подал сигнал, при подаче команды явно противоречащей правилам техники безопасности, машинист ее не выполняет; перед подъемом груза лицо подающее команду, сообщает вес поднимаемого груза. Вес поднимаемого груза с учетом грузозахватных устройств и приспособлений не превышает грузоподъемности крана при данном вылете стрелы. Перед выполнением рабочих операций (подъем груза, изменение вылета стрелы, поворот стрелы и т.д.) машинист подает звуковой сигнал; подъем и опускание груза и стрелы, поворот стрелы, перемещение крана, а также торможение во всех направлениях выполняются плавно, без рывков; в работе используется исправное такелажное оборудование; применяемые при такелажных работах подъемные механизмы и вспомогательные приспособления соответствуют по своей грузоподъемности поднимаемым грузам, на всех подъемных механизмах сделаны надписи о предельной нагрузке и указана дата последнего испытания, вспомогательные средства снабжены клеймом, указывающим время проведения последнего осмотра
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7