ОПИС Методические указания 12.11.2013

Рис.2 Климатические зоны в зависимости от характера осадков

В соответствии с рекомендациями ВАКР отношение сигнал/шум на входе приемника для коллективного приема не должно быть менее 14 дБ для 99% времени наихудшего месяца.

Человек по разному воспринимает шумы в полосе частот телевизионного сигнала. Для учета этого явления в соответствии с рекомендацией 567-3 МККР измерения шумов проводят с использованием взвешивающего фильтра с постоянной времени τ = 245 нс . Такой фильтр соответствует полосе частот видеосигнала 5 МГц. Полоса полного цветного

телевизионного сигнала системы СЕКАМ используемой в нашей стране несколько шире – 6 МГц, поэтому во внедренных ранее системах применялся фильтр с постоянной времени τ = 330 нс .

В соответствии с требованиями предъявляемыми ГОСТ Р 50788-95,

установки непосредственного приема программ спутникового телевизионного вещания должны обеспечивать отношение сигнал/(взвешенный шум) на входе телевизионного приемника не хуже 42 дБ для индивидуального и 46 дБ для коллективного приема, при использовании взвешивающего фильтра с постоянной времени τ = 245 нс (46 дБ и 50 дБ для взвешивающего фильтра с постоянной времени τ = 330 нс соответственно).

Для повышения помехозащищенности при передаче аналоговых сигналов по спутниковому каналу в передаваемый сигнал вводятся линейные частотные предыскажения. На приемной станции производится частотная коррекция и спектр исходного сигнала восстанавливается. В результате возникает выигрыш в отношении сигнал/(взвешенный шум) который в

зависимости от постоянной времени измерительного взвешивающего фильтра может быть 14,3 дБ или 18,1 дБ (для τ = 245 нс и τ = 330 нс соответственно).

На выходе частотного демодулятора приемника (спутникового тюнера) происходит повышение отношения сигнал/шум которое можно оценить по формуле:

13

где α1 - выраженный в градусах угол места α полученный по формуле

(2.12).

Расчет азимута установки приемной антенны производится по формуле:

где 180 - угол в градусах который необходимо добавить при расчетах для северного полушария.

2.3. Определение угла поворота конвертора

При приеме сигналов от спутников вещающих с линейной поляризацией излучения необходимо для азимутов установки отличных от 90 градусов производить поворот конвертора, на угол рассчитываемый по следующей формуле:

3. Рекомендуемый порядок выполнения курсового проекта

Варианты заданий для выполнения курсового проекта приведены в Приложении 1. В соответствии с заданием на курсовой проект необходимо

разработать систему коллективного приема спутникового телевидения для определенного населенного пункта и характеристик конвертора. Для

выполнения курсового проекта можно использовать следующий порядок выполнения:

∙Для заданного населенного пункта определяются координаты точки приема: восточная долгота (ϕ2 ) и северная широта (ψ ).

Для определения координат можно воспользоваться топографическими картами или спутниковой картографической системой maps.google.com или maps.yandex.ru. Пример

15

определения координат с использованием системы maps.google.com приведен на Рис. П.1.

Рис. П2. Пример определения координаты пункта приема.

∙Исходя из личных предпочтений выбирается спутник с интересующим тематическим содержанием транслируемых каналов, обеспечивающий достаточный уровень сигнала в точке приема ( PЭИИМ ). Определение PЭИИМ производят по картам зон покрытия спутника для выбранного частотного диапазона (C или Ku) и поляризации сигнала. Пример зоны покрытия приведен на Рис. П.2. Зоны покрытия можно получить с сайтов посвященных спутниковому вещанию, например с сайта www.lyngsat.com.

Рис. П2. Пример зоны покрытия.

16

∙По формулам 2.12 – 2.15 определяются угол места, азимут установки антенны и угол поворота конвертора.

∙Для полученного угла места и координат места приема по Рис. 1 , Рис. 2. определяют климатическую зону и дополнительное ослабление сигнала в спутниковой линии связи (bатм )дБ .

∙По формуле (2.7) определяют затухание сигнала в свободном пространстве (b)дБ .

∙Задаются требуемым отношением сигнал/(взвешенный шум)

отношением на входе телевизионного приемника для коллективных систем приема (не менее 46 дБ)

выражение рассчитанные и известные составляющие.

∙В случае если полученная логарифмическая добротность меньше рекомендованной (14 дБ/К для коллективный систем приема) то в дальнейших расчётах она принимается равной 14 дБ/К.

∙По формуле (2.9) проверяют отношение сигна/шум на выходе

выносного блока в случае получения величины хуже требуемой (14 дБ для систем коллективного приема) пересчитывают логарифмическую добротность на большую.

∙По полученной логарифмической добротности с использованием формулы (2.1), (2.2) находят минимальный диаметр приемной параболической антенны.

∙Производят выбор антенны из доступных выпускаемых промышленостью большего диаметра.

∙Для полученного диаметра антенны производя перерасчет отношения сигнал/(взвешенная помеха) на входе телевизионного приемника.

∙По координатам места установки и спутника с использованием доступных интернете калькуляторов производят расчет солнечной интерференции.

17

Приложение 1

Варианты заданий

Вариант задания выбирается по последним цифрам номера студенческого билета:

-по сумме первой и второй цифр выбирается населенный пункт;

-по сумме второй и третьей цифр выбирается коэффициент шума конвертора.

18

Приложение 2

Логарифмические единицы измерения в технике связи

В различных вопросах техники связи часто приходится иметь дело с относительными величинами, например коэффициентами усиления или ослабления, отношение мощностей сигнала и помехи, уровнями сигнала по сравнению с некоторым опорным уровнем и т.д. Н практике оказалось

удобным вместо отношений этих величин оперировать с логарифмами этих отношений. При использовании десятичных логарифмов отношения выражают в Белах:

но чаще используют в десять раз меньшую единицу называемую децибелом (дБ):

Иногда говоря о мощности в какой либо точке цепи, сравнивают ее не с мощностью в другой точке, а с вполне определенным значением мощности, например P0 =1Вт или P0 =1мВт , при этом получается абсолютный уровень мощности, например:

Используются следующие единицы измерения: дБмВт (часто просто дБм); дБВт.

19

Приложение 3

Происхождение и виды шумов

Термин шум применяется ко всему тому, что маскирует полезный сигнал, шумом может оказаться какой-нибудь другой сигнал (помеха), но чаще всего этот термин означает случайный сигнал физической природы.

Тепловой шум

Любое электрическое сопротивление генерирует на своих зажимах некоторый шум, называемый «тепловым». У него горизонтальный частотный спектр, т.е. спектральная плотность мощности не зависит от частоты. Шум с таким спектром часто называют «белым шумом». Спектральная плотность мощности теплового шума не зависит от частоты:

pN = 4 × k ×T × B

где k - постоянная Больцмана; T - температура; B - полоса частот в которой наблюдается шум. Средне квадратичное напряжение и ток такого шума для сопротивления R можно выразить как:

Дробовой шум

Электрический ток представляет собой движение дискретных зарядов, а конечность заряда приводит к статистическим флуктуациям тока,

определяемым формулой

iNQ = 4 × q × I × B

где q » 1,6 ×10−19 С - заряд электрона; I - постоянный ток

Дробовой шум похож на шум дождя на жестяной крыше. Как и

тепловой шум это белый шум

Шум 1 f (фликкер-шум)

Дробовой и тепловой шумы это не уменьшаемые виды шума, происходящие в следствии действия физических законов. Самый дорогой и тщательно изготовленный резистор имеет тот-же тепловой шум, что и не дорогой углеродный с тем-же сопротивлением. Реальные устройства

20

различные источники «избыточных шумов». Так у резисторов бывают флуктуации сопротивления, порождающие дополнительной напряжение шума пропорциональное протекающему через резистор постоянному току. Этот шум зависит от многих факторов в конструкции конкретного резистора, включая резистивный материал и в особенности концевые соединения.

Этот шум имеет спектр с плотностью мощности обратно пропорциональной частоте (1 f ), и иногда называется розовым шумом. Шум возникающий по различным другим причинам так-же часто имеет спектр

1 f .

Помехи

Одной из форм шума являются мешающие сигналы или паразитные наводки. В этом случае спектр шума и его амплитудные характеристики зависят от мешающего сигнала. Например это может быть сигнал посторонней радиостанции или помеха от сети питания 50 Гц.

От многих источников такого шума можно избавиться путем экранирования и фильтрации. Однако, часто, даже когда помеха имеет спектр

отличный от полосы частот полезного сигнала из за своей высокой амплитуды она воздействует на нелинейные элементы схем приводя к трудно устранимым шумам.

Отношение сигнал/шум и коэффициент шума

Отношение сигнал/шум определяется по формуле:

где uS - эффективное напряжение сигнала; uN - эффективное напряжение шума.

Для описания шумовых характеристик усилителей часто используется так называемых коэффициент шума. Любой источник сигнала генерирует шум из-за наличия теплового шума его внутреннего сопративления (реальной части комплексного полного сопротивления), по этому на выходе даже идеального усилителя всегда будет присутствовать шум.

Коэффициентом шума усилителя называют отношение шума на выходе реального усилителя к шуму идеального источником которого является сопротивление источника сигнала. Коэффициент шума также обычно

21