Определение необходимой полосы частот

Рецензия

Содержание

Содержание. 3

Задание на курсовой проект и исходные данные. 4

Выбор модуляции. 4

Определение необходимой полосы частот. 5

Выбор конкретной полосы частот. 5

Расчет затухания в антенно-фидерных устройствах. 6

Расчёт потерь в атмосфере при минимальном угле места. 6

Расчет суммарных потерь в тракте передачи. 9

Расчет мощности шумов на входе приёмной антенны.. 9

Расчёт коэффициента усиления антенны, дальности связи, эффективной площади приёмной антенны.. 12

Расчёт отношения сигнал/шум. 16

Выбор оптимального варианта построения радиосистемы.. 18

Заключение. 19

Список использованной литературы.. 20

Задание на курсовой проект и исходные данные

Рассчитать основные проектные параметры системы передачи информации с космического аппарата на сеть наземных станций. Передача информации должна осуществляться одновременно на все наземные станции в подспутниковой зоне видимости. Система должна обладать следующими техническими характеристиками:

· скорость передачи информации - 10 Мбит/с;

· средняя вероятность ошибки на бит – не более ;

· орбита – круговая, высота – 300 км;

· диаграмма направленности передающей антенны должна обеспечивать равную плотность потока мощности сигнала в каждой точке подспутниковой зоны (зоны радиовидимости);

· диапазон частот – 7-8 ГГц (выбрать по PC);

· длина фидерного тракта (борт) – 1,5 м;

· длина фидерного тракта (земля) – 4,5 м;

· рабочие углы места системы – более ;

· эквивалентная шумовая температура приемного тракта – определить самостоятельно;

Выбрать и обосновать модуляции, необходимость применения, вид и эффективность кодирования.

Выбор модуляции

Особенностью спутниковых систем связи является необходимость работать в условиях сравнительно низкого отношения сигнал/шум, вызванного несколькими факторами:

• Значительной удаленностью приемника от передатчика;
• Ограниченной мощностью спутника (невозможностью вести передачу на большой мощности).

В связи с этим спутниковая связь плохо подходит для передачи аналоговых сигналов. Поэтому для передачи речи её предварительно оцифровывают, используя, например, импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ). Для передачи цифровых данных по спутниковому каналу связи они должны быть сначала преобразованы в радиосигнал, занимающий определенный частотный диапазон.

Для этого применяется модуляция (цифровая модуляция называется также манипуляцией). Наиболее распространенными видами цифровой модуляции для приложений спутниковой связи являются фазовая манипуляция и квадратурная амплитудная модуляция.

Например, в системах стандарта DVB-S2 применяются QPSK, 8-PSK, 16–PSK

Модуляция производится на земной станции. Модулированный сигнал усиливается, переносится на нужную частоту и поступает на передающую антенну. Спутник принимает сигнал, усиливает, иногда регенерирует, переносит на другую частоту и с помощью определённой передающей антенны транслирует на землю. Из–за низкой мощности сигнала возникает необходимость в системах исправления ошибок.

Произведем сравнение QPSK (квадратурно-фазовой модуляции), 8-PSK (восьмипозиционной фазовой модуляции) и 16-APSK на вероятность битовой ошибки от отношения сигнал/шум.

Рис. 1. Зависимость вероятности битовой ошибки от E_b/N₀

Сравнение данных видов модуляции показало, что самым оптимальным видом является простая квадратурно-фазовая модуляция (QPSK), так как занимаемая ей полоса минимальна (Т_кс=2Т_с) и требуемые показатели сигнал/шум также являются минимальными. Исходя из всего этого, можно сделать вывод, что для коэффициента побитовых ошибок 10^-6 при модуляции типа QPSK отношение сигнал/шум примерно равно 10,5 дБ.

При пересчете в разы получим:

Рис. 2. Отображение возможных положений фазы сигнала на комплексной плоскости при QPSK модуляции.

Определение необходимой полосы частот

Необходимая ширина полосы частот (НШП) – это ширина полосы частот, которая достаточна при данном классе излучения для обеспечения передачи сообщений с необходимой скоростью и качеством при определённых условиях. Полоса частот по Найквисту, необходимая для передачи сигнала при отсутствии межсимвольной интерференции равна:

;

Где - длительность канального импульса

Так как в нашем случае при QPSK модуляции Т_кс=2Т_с, то необходимая ширина полосы частот равна:

Таким образом, получили, что НШП равна скорости передачи информации.