Космические и наземные системы радиосвязи задачи

Задача No 1
Рассчитать мощность сигнала на входе приемника бортового ретранслятора (БР), находящегося на геостационарной орбите, при следующих технических параметрах спутниковой линии ТВ вещания:
Земная передающая станция: мощность передатчика Рпд зс = 1 кВт, коэффициент усиления передающей антенны Gпд зс = 47 дБ, к.п.д. фидера ηпд = 1. Рабочая частота f = 12 ГГц. Величина дополнительного затухания в среде распространения радиоволн Адоп = 10 дБ. Коэффициент усиления приемной антенны бортового ретранслятора Gбр = 25 дБ , к.п.д. фидера ηпр = 1.

Задача No2
Изобразить структурную схему оконечной станции аналоговой РРЛ с частотной модуляцией, предназначенной для передачи сигналов многоканальной телефонии и звукового вещания (один ствол), и сигнала изображения телевидения с двумя каналами звукового сопровождения (второй ствол) при наличии резервирования по схеме (2 + 1). Пояснить назначение элементов схемы.

Задача No3
Определить необходимую полосу пропускания высокочастотного тракта ствола аналоговой РРЛ с частотной модуляцией при передаче многоканального телефонного сообщения при числе каналов, равным 1920. Эффективная девиация частоты на канал равна 140 кГц. Пик-фактор многоканального сигнала равен 10 дБ.

Задача No4
Определить мощность сигнала на входе бортового приемника космической станции, находящейся в апогее эллиптической орбиты типа «Молния-1», если мощность передатчика земной станции равна 5 кВт, коэффициент усиления антенны земной станции равен 43 дБ, коэффициент усиления приемной антенны космической станции 28 дБ, рабочая частота 4 ГГц. Потери в антенно-фидерных трактах отсутствуют.

Задача No5
Рассчитать уровень мощности тепловых шумов на выходе верхнего канала тональной частоты аналоговой РРЛ с частотной модуляцией для случая: мощность сигнала на входе приемника оконечной станции равна 5 мкВт, верхняя частота спектра группового сигнала равна 5932 кГц, девиация частоты на канал равна 140 кГц, коэффициент шума приемника равен 12 Дб.
Расчеты выполнить для 2-х случаев: при наличии предыскажений и без предыскажений. Кратко пояснить физический смысл изменения уровня мощности шумов для этих случаев.

Задача No6
Составить структурную схему промежуточной станции аналоговой РРЛ с частотной модуляцией для двухствольного варианта работы. Приемопередатчики станции построены по схеме с раздельными гетеродинами с двукратным преобразованием частоты и основным усилением на промежуточной частоте. На РРЛ применяется поучастковая система резервирования по схеме (2 + 1).
Пояснить назначение элементов схемы.

Задача No7
В спутниковой системе связи с МДЧР типа “один канал на несущей” образовано 600 несущих, на каждой из которых методом ОФМ-4 передается цифровой сигнал с информационной скоростью В = 64 кбит/с. Защитный частотный интервал между каналами составляет 18 кГц.
Определить требуемую ширину полосы пропускания бортового ретранслятора.
Рассчитать изменение мощности сигнала Рс на входе приемника бортового ретранслятора БР при условии , что расстояние между земным передатчиком и БР увеличивается от 500 до 15000 км при неизменных энергетических параметрах аппаратуры.

Задача No8
Рассчитать отношение Рс/Рш на входе бортового ретранслятора спутниковой линии связи, находящегося на ИСЗ с круговой орбитой высотой 15000 км, при следующих параметрах линии:
Земная станция: мощность передатчика РПД ЗС = 0,1 кВт, коэффициент усиления передающей антенны GПД ЗС = 40 дБ, к.п.д. фидера ηПД ЗС = 1. Среда распространения радиоволн: дополнительные потери VДОП = - 3 дБ.
Бортовой ретранслятор: коэффициент усиления приемной антенны GПР БР = 25 дБ , к.п.д. фидера ηПР БР = 1, полоса пропускания ствола
∆ f ПР = 2 МГц, шумовая температура Т∑ = 400 0К. Рабочая частота линии 3 ГГц.

Задача No9
В цифровом стволе на ЦРРЛ организована передача цифрового сигнала с информационной скоростью В = 139 Мбит/с. На входе модулятора КАМ - 16 ствола установлен преобразователь кода, формирующий сигнал в формате NRZ – L. Рассчитайте полосы частот сигналов по первым нулям спектра на входе преобразователя кода и на выходе модулятора. Определите ширину полосы пропускания высокочастотного тракта ЦРРЛ.

Задача No10
Рассчитать уровень мощности излучения передатчика РРЛ (в дБм), если длина пролета равна 50 км, рабочая частота 3000 МГц, множитель ослабления равен минус 6 дБ, уровень мощности сигнала на входе приемника равен минус 60 дБВт, коэффициенты усиления приемной и передающей антенн равны 35 дБ, потери энергии в антенно-фидерных трактах передачи и приема равны 3 дБ.

Задача No11
Изобразить структурную схему бортового ретранслятора спутниковой линии связи с однократным преобразованием частоты, используя следующие элементы: А – антенна, См – смеситель, ПФ –полосовой фильтр, УМ – усилитель мощности, МШУ – малошумящий усилитель, Г – гетеродин, УР – устройство разделения сигналов приема и передачи. Указанные элементы можно использовать несколько раз. Рассчитайте число ТВ программ, которые можно транслировать в стволе данного БР с полосой пропускания ∆f=27МГц методом частотного уплотнения, если каждый ТВ сигнал представлен цифровым потоком в стандарте MPEG-2 со скоростью 10 Мбит/с, а в радиоканале используется 4-ОФМ модуляция несущих.

Задача No12
Изобразить структурную схему земной передающей станции цифрового спутникового ТВ для 2 программ ТВ вещания с временным уплотнением, используя следующие элементы: А – антенна, См – смеситель, ПФ –полосовой фильтр, УПЧ –усилитель промежуточной частоты, УМ – усилитель мощности, Г – гетеродин, Мд –модулятор, БУ – блок управления, К –кодер MPEG, М –мультиплексор. Рассчитайте требуемую полосу пропускания бортового ретранслятора при использовании 4-ОФМ модуляции несущей.

Задача No13
Составьте структурную схему сети СТВ вещания, используя следующие элементы:
ТЦ – программный телецентр, БР – бортовой ретранслятор спутниковой линии, РТС – радиотелевизионная станция, ЗСпд – земная передающая станция спутниковой линии, ЗСпр – земная приемная станция спутниковой линии, ТВ – телевизионный приемник.
Определите, сколько сигналов ТВ вещания в цифровой форме можно передавать в стволе БР с полосой пропускания 27 МГц, используя метод модуляции ОФМ и временное разделение каналов, если ТВ сигнал сформирован MPEG-2 со скоростью цифрового потока В=8 Мбит/с.

Задача No14
Составить структурную схему промежуточной станции внутризоновой РРЛ с однократным преобразованием частоты. Число рабочих стволов равно двум. Резервирование по схеме (2 + 0).
Пояснить назначение элементов схемы.
Аппаратура работает по плану частот, приведенному на рисунке.

Тип станции НВ. Выберите и рассчитайте частоты приема и передачи рабочих стволов.

Задача No15
На одноствольной низкоскоростной цифровой РРЛ ПЦИ, используемой для организации соединительных линий в системе сотовой связи стандарта GSM – 900, организована передача вторичного цифрового потока. На промежуточной станции этой ЦРРЛ выделяется поток Е1.
Изобразите структурную схему данной ПРС и поясните назначение элементов схемы.

Задача No16
Изобразите структурную схему ПРС цифровой РРЛ ПЦИ с выделением каналов ТЧ для следующего случая:
Число рабочих стволов: 2,
Схема резервирования: (2 + 0),
Загрузка стволов: поток Е3,
Выделение каналов: 1-й ствол – 20 каналов ТЧ, 2-й ствол- без выделения каналов.
Поясните назначение элементов схемы станции.

Задача No17
На диаграммах показаны фрагменты цифрового сигнала на входе и выходе модулятора цифрового ствола.

Определите:
а) Тип кода цифрового сигнала,
б) Вид модуляции несущей частоты.
г) Изобразите характер спектра модулированного сигнала,
д) Для информационной скорости цифрового сигнала В = 34 Мбит/с определите длительность тактового интервала Ти и тактовую частоту, рассчитайте ширину спектра модулированного сигнала по первым нулям спектра.

Задача No18
На ЦРРЛ применяется 2- позиционная частотная манипуляция. Изобразите характер спектра сигнала на выходе модулятора радиоствола для случая периодического цифрового сигнала на входе модулятора 101010......:
а) При отсутствии скремблирования цифрового сигнала,
б) При наличии скремблирования.
Сделайте необходимые пояснения.

Задача No19
Рассчитать радиус зоны обслуживания радиотелефонной сети R по чувствительности приемников Pмин = - 100 дБВт для следующих параметров базовой станции: мощность передатчика Pпд = 50 Вт, коэффициент усиления передающей антенны GA = 6 дБ, рабочая частота f = 300 МГц, к.п.д. фидера ηф = 1. Антенны мобильных станций имеют усиление GA = 0 дБ, дополнительные потери в среде распространения
V2 = - 30 дБ.

Задача No20
Рассчитать мощность сигнала на входе приемника бортового ретранслятора (БР), находящегося на круговой орбите высотой 15 000 км, при следующих технических параметрах спутниковой линии ТВ вещания: Земная станция: Рпд зс=0,1кВт, Ga = 40дБ, η = 0,9, f = 5 ГГц.
Параметры среды распространения сигналов: V = 1.
Параметры ретранслятора: Ga = 25 дБ, η = 0,9.
Рассчитать мощность сигнала Рс при условии, что высота орбиты ИСЗ увеличивается до 40 000км для неизменных параметров линии.

Задача No21
Величина псофометрической мощности тепловых шумов на выходе верхнего канала ТЧ телефонного ствола аналоговой РРЛ с частотной модуляцией при наличии предыскажений равна 50 пВт. Изобразите характеристику предыскажений, рекомендованную МСЭ – Р и рассчитайте величину мощности тепловых шумов в верхнем канале ТЧ при отсутствии предыскажений.

Задача No22
Частота сигнала на входе приемопередатчика промежуточной станции РРЛ, схема которого приведена на рисунке, равна 3600 МГц.
Тип станции НВ, частота сигнала приема ниже частоты сигнала гетеродина приемника.

Рассчитайте частоты сигналов на выходе приемопередатчика, частоты гетеродинов передатчика и гетеродина приемника и изобразите панораму расстановки частот приема, передачи и частот гетеродинов. Аппаратура работает по 8-ми ствольному плану распределения частот.

Задача No23
Определите тип линейного сигнала ЦСП, алгоритм формирования которого приведен на рисунке. Поясните алгоритм формирования сигнала и изобразите спектр сигнала.
Приведите глаз – диаграмму данного сигнала. Рассчитайте длительность тактового интервала и тактовую частоту, если информационная скорость цифрового сигнала соответствует второй ступени PDH.

Задача No24
Используя из предложенного набора элементов (блоков) аппаратуры нужные элементы, составьте структурную схему ОРС одноствольной цифровой РРЛ. Вход тракта передачи и выход тракта приема ОРС связаны соединительной кабельной линией с оборудованием ЦСП. Цифровой сигнал передается по соединительной линии в коде ЧПИ. Модуляция и демодуляция производятся на промежуточной частоте. Набор элементов: М-модулятор, Д-демодулятор, ГУ-групповой усилитель, ПУ — предыскажающее устройство, ВУ — восстанавливающее устройство, КД — кодер, КП — компрессор, Э — экспандер, ДК — декодер, Р — регенератор, СМ — смеситель, Г — гетеродин, УПЧ — усилитель промежуточной частоты, УСВЧ — усилитель СВЧ-сигнала, А — антенна, МШУ малошумящий усилитель, ПК — преобразователь кода, ПФ – полосовой фильтр, УР — устройство разделения передаваемого и принимаемого сигналов, СКР — скремблер, ДСК — дескремблер.

Задача No25
Изобразите структурную схему модулятора КАМ – 16. Поясните назначение элементов схемы.
Рассчитайте ширину полосы частот модулированного сигнала, если информационная скорость цифрового сигнала В = 139 Мбит/с.

Задача No26
Рассчитайте, во сколько раз изменится (не изменится) величина минимально-допустимого множителя ослабления на пролете ЦРРЛ:
а) При увеличении длины пролета от 15 до 30 км,
б) При уменьшении мощности передатчика от 1 до 0 дБВт,
в) При увеличении диаметра передающих и приемных параболических антенн от 0,6 м до 1 м.
Частота сигнала на входе приемника равна 11 ГГц. Затухание сигнала в фидерных трактах передачи и приема равно 1,5 дБ. Чувствительность приемника равна минус 110 дБВт.


Комментарии: Ответы к экзаменационным вопросам для студентов дистанционного обучения. Экзамен сдавался в январе 2016 года. Оценка "отлично". Преподаватель Маглицкий Борис Николаевич
Есть решения ко всем задачам.