Расчет длины регенерационного участка для коаксиального кабеля.

В данном случае основным видом помех являются собственные помехи , включающие в себя тепловые шумы линии , тепловые шумы аппаратуры и собственные шумы усилителя регенератора .

Оконечный пункт ( ОП )

	ОЛТ или РЛ или НРП
		ОЛТ ОП или РЛ или НРП

Р_сщ,F_ш

α_, ℓ_ру _______ _ ______ _ _ _

Р_прд Р_прм

Р_прд - уровень передачи цифрового сигнала на выходе оборудования линейного тракта оконечного пункта ОЛТ ОП или РЛ , или НРП .

α – коэф-т километрического затухания коаксиального кабеля на расчетной частоте.

Р_сш – уровень собственных шумов , приведенных ко входу линейного усилителя-корректора РЛ.

F_сш – коэф-т шума линейного усилителя-корректора. F_сш – характеризует его шумовые св-ва , т.е. снижение помехозащищенности от собственных шумов при прохождении сигнала через усилитель.

Ожидаемая защищенности от собственных помех :

А_{сш ож}= Р_прд - Р_сш , дБ.

Р_прм = Р_прд - α_ру , дБм.

При известном сопротивлении коаксиальной линии Z_в :

Р_прд = 10 ℓg ∙10³ , дБм.

Um – амплитуда единичного импульса на входе цифрового линейного тракта , В (на входе в линию).

Мощность тепловых шумов на входе усилителя-корректора:

W_тш= k T ∆f , Вт.

k=1,38 ∙10^-23 Дж/К - постоянная Больцмана ;

T – абсолютная t ⁰ по шкале Кельвина , К ;

∆f – полоса частот, для которой определяется мощность тепловых шумов, Гц.

Для ЦСП ∆f = f_T (тактовая частота линейного цифрового сигнала).

Кабель закладывается на глубину , где t ⁰ = 17⁰ C = 290⁰ К.

Следовательно: W_ТШ = 4∙10^-18 ∙f_T , мВт.

Снижение помехоустойчивости при прохождении сигнала через усилитель можно учесть увеличением тепловых шумов на входе усилителя в F_ш раз .

Следовательно: W_ТШ = 4∙10^-18∙f_T∙Fш, мВт.

Следовательно уровень собственных шумов :

Р_СШ = 10∙ℓg 4∙10^-18 ∙ f_T∙Fш , дБм.

или Р_СШ = -114 + 10∙ℓg∙ f_T + 10∙ℓg Fш , дБм. f_T [ Мгц].

Следовательно, ожидаемая защищенность от собственных помех:

А_{СШ ОЖ} = 10 ℓg ∙10^-3 α ℓ_ру + 114 - 10 ℓg f_T - 10 ℓgF_Ш , дБ.

Уравнение для определения длины регенеративного участка при использовании двухуровневых сигналов в итоге имеет вид:

В - = ℓg [-ℓg ( Р_СШ ∙ ℓ_ру )].

А_{СШ ОЖ} А _ДОПУСТ

В = [ 110 + 10 ℓg ].

Для трехуровневых сигналов (квазитроичных) :

В = [ 104 + 10 ℓg ].

Следовательно необходимо построить графики :

Х(ℓ_ру ) = В - α ℓ_ру

У(ℓ_ру ) = ℓg [-ℓg (Р_СШ ∙ ℓ_ру )]

Пример расчета для ЦСП с ИКМ – 480

Сигнал класса ЧВЗТ (квазитроичный). U_m = 5 В амплитуда единичного импульса на входе в линию. L_T = 600 км. Р_ош = 10^-10 1/км. F_Ш = 8. Z_B =75 Ом. Кабель МКТ – 4.

f_T = f_T ¹ ∙ = 34,368 ∙ = 25,776 МГц.

В = 0,0876 [104 + 10ℓg ] = 9,29.

Для МКТ – 4 α₁ = 5,33 дБ/км. Следовательно α = α₁ = 19,13 дБ/км.

Х(ℓ_ру ) = В – ∙ ℓ_ру = 9,29 – 1,68 ℓ_ру

У(ℓ_ру ) = ℓg [-ℓg (Р_СШ ∙ ℓ_ру )] = ℓg [-ℓg (10^-10 ℓ_ру )]

Следовательно: ℓ_ру = 5,04 км.

Рис.28

Для каждого типа кабеля определяется число регенеративных пунктов РП:

n = - 1.

Например получили: ℓ_ру = 10,5 км для кабеля КМ-Ч

ℓ_ру = 5,04 км для кабеля КМТ-Ч

ℓ_ру = 2,9 км для кабеля микрокоаксиала

Cледовательно: n₁ = - 1 = 57 ; n₂ = 120 ; n₃= 206 .

20.Дополнение к расчету максимальных длин участков регенерации

И выбор типа кабеля.

Рассчитать максимально допустимые длины участков регенерации при использовании коаксиальных и симметричных пар заданных размеров и выбрать тип кабельной цепи, основываясь на технико-экономических показателях.

Рассчитываем ожидаемую величину защищённости от собственной помехи в ТРР по формуле:

,

где – абсолютный уровень пиковой мощности на выходе регенератора, дБм;

- – коэффициент затухания кабельной цепи на полутактовой

частоте, дБ/км;

- – коэффициент шума КУ;

- МГц – тактовая частота цифрового сигнала в линии;

- – протяженность участка регенерации, км.

Данная формула справедлива при дБ дБ.

Величины и вычисляем по формулам:

; ,

где - – параметр функции, аппроксимирующей частотную зависимость коэффициента затухания

- В – амплитуда импульса на выходе регенератора;

- – волновое сопротивление цепи

Рассчитываем величины и . Результаты расчетов для каждого типа кабеля записываем в виде таблицы 13. Сюда же заносим пределы значений из условия дБ дБ.

таблица 13

Тип кабеля и размер пар, мм	Коаксиальный	Симметричный
2,6/9,4	1,2/4,6	0,7/3,0	1´4´1,2
	2,54	5,47	9,03	5,35
, Ом
, дБ/км	3,61	7,76	12,82	7,59
, дБ	23,29	23,29	23,29	20,58
, км	13,9…24,9	6,4…11,6	3,9…7,0	6,6…11,9

Требуемую величину защищённости при использовании квазитроичного кода в линии и гауссовской помехе можно оценить по формуле:

где: – вероятность ошибки в одиночном регенераторе.

дБ – принятый в данном курсовом проекте запас помехоустойчивости, учитывающий неидеальность регенератора.

Выполняем расчеты и для разных типов кабеля в интервале длин участка регенерации км. Результаты расчетов заносим в таблицу 14.

таблица 14.

, км	3,9
, дБ	2,6/9,4	–	–	–	–	–	–	–	–
1,2/4,6	–	–	–	71,41	62,29	53,17	44,05	34,94
0,7/3,0	76,49	59,92	44,85	29,79	–	–	–	–
1´4´1,2	–	–	–	70,10	61,18	52,26	43,34	34,42
, дБ	31,61	31,55	31,50	31,47	31,43	31,40	31,38	31,36

, км	11,9	13,9
, дБ	2,6/9,4	–	76,27	71,61	67,37	63,12	58,88	54,64	50,40
1,2/4,6	–	–	–	–	–	–	–	–
0,7/3,0	–	–	–	–	–	–	–	–
1´4´1,2	26,40	–	–	–	–	–	–	–
, дБ	31,34	31,30	31,28	31,26	31,25	31,23	31,22	31,20

, км					24,9
, дБ	2,6/9,4	46,16	41,92	37,67	33,43	29,61
1,2/4,6	–	–	–	–	–
0,7/3,0	–	–	–	–	–
1´4´1,2	–	–	–	–	–
, дБ	31,19	31,18	31,17	31,16	31,15

По результатам расчетов строим графики и (рисунок 30). Графически находим точки пересечения кривых для разных типов кабеля с кривой . Величины , соответствующие точкам пересечения, являются максимальными длинами участка регенерации для разных типов кабеля.

Для симметричного кабеля дополнительно находим защищенность от переходной помехи, которая в данном случае равна защищенности цепи на дальнем конце на полутактовой частоте:

Частотная зависимость среднего значения защищенности на дальнем конце имеет вид:

,

где – защищенность на дальнем конце на частоте МГц, принимаем дБ.

Отсюда находим:

дБ

Поскольку дБ, делаем вывод о возможности использования симметричного кабеля.

Рис.30. График защищенности орт собственной помехи ТРР

Составляем таблицу для выбора типа кабеля по экономическим соображениям (таблица 15). В таблицу заносим:

- найденные значения максимальных длин участка регенерации;

- количество НРП ;

- стоимость НРП , тыс. рублей;

- затраты на кабель , тыс. рублей;

- суммарные затраты тыс. рублей.

таблица 15

Тип кабеля	, км	, шт.	, тыс. руб.	, тыс. руб.	, тыс. руб.
Коакс. 2,6/9,4	24,6
Коакс. 1,2/4,6	11,4		192,5		832,5
Коакс. 0,7/3,0	6,9		313,5		673,5
Симметр. 1´4´1,2	11,3		192,5		468,5

Анализируя полученные данные, делаем вывод, что по экономическим соображениям наиболее выгодно использовать симметричный кабель.