РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
Проректор по учебной работе
_______________________ /Волосникова Л.М./
__________ _____________ 2014 г.
РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ И СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления 010800.62 «Радиофизика»
Форма обучения очная
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы ______________/Чертенко А.Л./
«____»___________2013 г.
Рассмотрено на заседании кафедры радиофизики 10.01.2014 года. Протокол №
5. Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем ___20___стр.
Зав. кафедрой ______________________________/Михеев В.А./
«______»___________ 2014 г.
Рассмотрено на заседании УМК ИФиХ «____»______________ 2014 г.,
протокол №____. Соответствует ГОС ВПО и учебному плану образовательной
программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК _________________/Креков С.А./
«____»_____________2014 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
И.о директора ИБЦ _________________/ Ульянова Е.А./
«____»_____________2014 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Зав. методическим отделом УМУ_____________/ Фарафонова И.Ю./
«____»_____________2014 г.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт Физики и Химии
Кафедра радиофизики
Чертенко А.Л.
РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ И СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления 010800.62 «Радиофизика»
Форма обучения очная
Тюменский государственный университет
2014
1
Чертенко А.Л. Радиорелейные и спутниковые системы связи.
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов
направления 010800.62 «Радиофизика», форма обучения очная.
Тюмень, 2014, __20___ стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО.
Рабочая программа дисциплины «Радиорелейные и спутниковые системы
связи», опубликована на сайте ТюмГУ: «Радиорелейные и спутниковые
системы
связи»,
[электронный
ресурс]
/
Режим
доступа:
http://www.umk.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой
радиофизики. Утверждено
проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой радиофизики
Михеев В.А.
© Тюменский государственный университет, 2014.
© Чертенко А.Л. 2014.
2
1. .Пояснительная записка.
Рабочая программа учебной дисциплины «Радиорелейные и спутниковые системы
связи » предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и
уровню подготовки студентов направления 010800.62 «Радиофизика». Теоретической базой
для изучения данной дисциплины является изучение дисциплин «Электротехника», «Основы
построения систем связи».
Дисциплина «Радиорелейные и спутниковые системы связи» принадлежит к циклу
ФТД. Она предусматривает изучение принципов действия, основных параметров,
конструктивных особенностей источников и приемников излучения, оптических усилителей,
пассивных оптоэлектронных компонентов ВОСК, изучение структурных, функциональных
схем и узлов ВОСК - PDH и ВОСК - SDH, технологии WDM.
1.1.
Цели и задачи дисциплины
Изучение дисциплины " Радиорелейные и спутниковые системы связи " ставит своей
целью формирование знаний по принципам построения систем подвижной радиосвязи
(СПР), особенностям каналов, организуемых в СПР, методам расчета основных параметров
частотного плана и энергетических параметров аппаратуры для СПР.
1.2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
" Радиорелейные и спутниковые системы связи " является дисциплиной по выбору
профессионального цикла для направления 010800.62 «Радиофизика».
Содержание курса базируется на знаниях, приобретённых при изучении разделов
математики и физики на первом и втором курсах, дисциплины «Физика волновых
процессов», «Основы радиоэлектроники».
В результате изучения данной дисциплины обучающийся должен:
знать:
 -особенности построения аппаратуры радиорелейных систем передачи;
 -особенности организации аналоговых и цифровых стволов;
 -особенности построения схем оборудования радиорелейных станций прямой
видимости, тропосферных и спутниковых систем связи;
 -структурные схемы радиопередающего, радиоприемного и оконечного оборудования
радиорелейных станций;
 -особенности построения волоконно-оптических систем;
 -основные функциональные элементы оптических систем передачи и их
характеристики;
 -особенности организации служебной связи, резервирования и телеобслуживания на
радиорелейных системах передачи;
 -правила техники безопасности и охраны труда при работе с оборудованием
радиорелейных и оптических систем передачи;
 - принцип действия, функциональные схемы, конструктивные устройства основных узлов
аппаратуры;
уметь:
 -производить включение, проверку работоспособности и правильное выключение
аппаратуры радиорелейных станций, аппаратуры систем спутниковой связи;
 -с помощью контрольно-измерительной аппаратуры измерять основные технические
параметры и обнаруживать неисправности;
 -давать правильную оценку работоспособности проверенной аппаратуры;
 -читать структурные, функциональные и принципиальные схемы оборудования;
 -устранять простейшие неисправности
владеть:
 навыками по построению и технической эксплуатации радиорелейных и спутниковых
систем связи.
иметь представление:
 -о месте радиорелейных и оптических систем передачи во взаимоувязанной сети связи Российской Федерации;
3
 -об основных принципах построения радиорелейных и оптических систем передачи;
 -об основных принципах расчета трасс радиорелейных систем передачи, оценке
устойчивости и надежности связи.
2. Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр - 6. Форма промежуточной аттестации – зачет. Общая трудоемкость дисциплины
составляет 60 часов.
Таблица 1.
Всего
часов
34
34
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
часов
1.
26
Зачет
60
Тематический план
1
1
2
3
4
2
Модуль 1.
Раздел 1. Введение. Основные принципы
радиорелейной связи.
Раздел 2. Каналообразующая аппаратура
для организации стволов РРСП.
Раздел 3. Состав и особенности
построения оборудования радиорелейных
станций.
Раздел 4. Оконечное оборудование
радиорелейных станций.
Всего
3
1-5
Модуль 2.
Раздел 5. Передающие устройства РРСП.
6-12
4
Раздел 6. Антенно-фидерный тракт РРСП.
4
5
6
Самостоятель
ная работа*
Итого часов по теме
Лекции*
недели семестра
Тема
Семинарские
(практические
) занятия*
Лабораторные
занятия*
Виды учебной работы
и самостоятельная
работа, в час.
№
Итого количество
баллов
Таблица 2.
7
8
10
2
2
4
2
2
4
1
1
2
0-20
5
3
8
0-10
10
8
18
0-30
3
2
5
0-10
3
2
5
Раздел 7. Радиоприемные устройства
РРСП.
Раздел 8. Вспомогательное оборудование
радиорелейных станций
Всего
Модуль 3.
4
3
7
0-20
2
2
4
0-10
12
9
21
0-40
3
2
5
0-10
2
2
4
3
2
5
1
1
2
1317
Раздел 9. Основы проектирования РРСП
прямой видимости.
Раздел 10. Особенности эксплуатации
РРСП.
Раздел 11. Особенности аппаратуры
радиорелейных станций прямой
видимости.
Раздел 12. Особенности аппаратуры
дальних тропосферных радиорелейных
станций (ДТРЛ).
Раздел 13. Аппаратура спутниковых
систем связи.
Всего
3
2
5
12
9
21
0-30
Итого (часов, баллов):
34
26
60
0-100
0-20
Таблица 3.
электронн
ые
практику
другие
м
формы
Итого количество баллов
Контр.задач
и
тест
контрольн
ая работа
лаборатор
ная работа
Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
Те
хн
ич
Информ
еск
ационны
Устн
ие
е
фо
ый
Письменные работы
системы
рм
опрос
и
ы
техноло
№ темы
ко
гии
нт
ро
ля
Модуль 1
Раздел 1. Введение. Основные
принципы радиорелейной связи.
Раздел 2. Каналообразующая
аппаратура для организации
стволов РРСП.
Раздел 3. Состав и особенности
построения оборудования
радиорелейных станций.
Раздел 4. Оконечное оборудование
радиорелейных станций.
Всего
0-20
0-20
5
0-20
0-10
0-10
0-10
0-30
Модуль 2
Раздел 5. Передающие
устройства РРСП.
Раздел 6. Антенно-фидерный
тракт РРСП.
Раздел 7. Радиоприемные
устройства РРСП.
Раздел 8. Вспомогательное
оборудование радиорелейных
станций
0-10
0-10
0-20
0-20
0-10
Всего
Модуль 3
0-20
Раздел 9. Основы
проектирования РРСП прямой
видимости.
Раздел 10. Особенности
эксплуатации РРСП.
Раздел 11. Особенности
аппаратуры радиорелейных
станций прямой видимости.
Раздел 12. Особенности
аппаратуры дальних
тропосферных радиорелейных
станций (ДТРЛ).
Раздел 13. Аппаратура
спутниковых систем связи.
0-10
0-10
0-10
0-40
0-10
0-10
0-20
Всего
Итого
0-20
0-60
0-20
0-20
0-10
0-20
0-130
0-100
Таблица 4.
Планирование самостоятельной работы студентов
№
Модули и темы
Виды СРС
обязательные
дополните
льные
Неделя
семест
ра
Объе
м
часов
Колво
балло
в
Модуль 1
Раздел 1. Введение. Основные
принципы радиорелейной
связи.
Раздел 2. Каналообразующая
аппаратура для организации
стволов РРСП.
Раздел 3. Состав и
особенности построения
оборудования радиорелейных
станций.
Раздел 4. Оконечное
оборудование радиорелейных
станций.
Работа с
литературой.
Работа с
литературой.
Работа с
литературой.
Подготовка к
контрольной
работе
0-5
Работа с
литературой.
Подготовка к
тесту
0-5
Всего по модулю 1:
Модуль 2
0-10
Раздел 5. Передающие
устройства РРСП.
Работа с
литературой.
Раздел 6. Антенно-фидерный
тракт РРСП.
Раздел 7. Радиоприемные
Работа с
литературой.
Работа с
6
Подготовка к
контрольным
задачам
0-5
Подготовка к
0-5
устройства РРСП.
литературой.
Раздел 8. Вспомогательное
оборудование радиорелейных
станций
Работа с
литературой.
контрольной
работе
Подготовка к
тесту
Всего по модулю 2:
Модуль 3
Раздел 9. Основы
проектирования РРСП прямой
видимости.
Раздел 10. Особенности
эксплуатации РРСП.
Раздел 11. Особенности
аппаратуры радиорелейных
станций прямой видимости.
Раздел 12. Особенности
аппаратуры дальних
тропосферных радиорелейных
станций (ДТРЛ).
Раздел 13. Аппаратура
спутниковых систем связи.
0-5
0-15
Работа с
литературой.
Подготовка к
контрольным
задачам
0-5
Работа с
литературой.
Работа с
литературой.
Работа с
литературой.
Подготовка к
контрольной
работе
0-5
Работа с
литературой.
Всего по модулю 3:
Итого за семестр (часов, баллов):
0-10
0-35
2.
Содержание дисциплины.
Раздел 1. Введение. Основные принципы радиорелейной связи. Задачи и содержание
дисциплины. Краткий исторический обзор развития радиорелейной и оптической связи.
Место радиорелейных и оптических систем передачи во Взаимоувязанной сети связи
Российской Федерации.
Тема 1.Структура радиорелейной системы передачи (РРСП). Основные понятия и определения
Структура построения радиорелейной системы передачи. Типы станций и их назначение.
Радиорелейный пролет. Радиорелейный участок. Частотный сдвиг.
Тема 2. Радиорелейный ствол. Многоствольные РРСП. Радиорелейный ствол. Построение
многоствольной РРСП и ее преимущества.
Тема 3. Диапазоны частот, используемые для радиорелейной связи. Планы распределения
частот. Участки диапазонов частот, отведенные для радиорелейной связи. Необходимость
применения планов распределения частот. Виды планов. Преимущества и недостатки планов
частот. Использование различных планов частот.
Раздел 2. Каналообразующая аппаратура для организации стволов РРСП.
Тема 1. Аппаратура систем передачи с частотным разделением каналов (ЧРК). Структурная
схема оконечной станции аппаратуры ЧРК. Каналообразующая аппаратура. Аппаратура
сопряжения. Структурные схемы типовых систем с ЧРК (К-60П, К-300, К-1920П).
Тема 2. Аппаратура временного разделения каналов с ИКМ. ИКМ как основной способ
получения цифровых сигналов. Способы получения цифрового группового сигнала.
Структурная схема ИКМ-30. Структура сигнала ИКМ-30. Виды синхронизации в ИКМ-30.
Тема 3. Цифровые иерархии к технология PDH. Схемы образования стандартных цифровых
потоков на основе ВРК и ЧРК. Плезиохронная цифровая иерархия ПЦИ (PDH).
Раздел 3. Состав и особенности построении оборудования радиорелейных станций
Тема 1. Структурные схемы оконечных и узловых радиорелейных станций. Классификация
оборудования РРС. Структурная схема многоствольной РРС. Структурная схема ОРС.
Структурная схема УРС.
Тема 2. Структурные схемы промежуточных радиорелейных станций (ПРС). Структурные
схемы приемопередающего оборудования ПРС (гетеродинный ретранслятор, с демодуляцией
сигнала, с однократным преобразованием частоты).
Раздел 4. Оконечное оборудование радиорелейных станций.
7
Тема 1. Структурная схема оконечного оборудования многоствольной РРС. Назначение
оконечного оборудования РРС. Упрощенная структурная схема оконечного оборудования.
Структурная схема оконечного оборудования 3-х ствольной РРС.
Тема 2. Особенности организации телефонных (ТФ) и телевизионных (ТВ) аналоговых
стволов. Особенности построения ТФ ствола РРСП. Особенности построения ТВ ствола РРСП.
Структурные схемы оконечных устройств ТФ и ТВ стволов.
Тема 3. Особенности организации аналого-цифровых и цифровых стволов на РРСП. Аналогоцифровой ствол. Структурная схема образования аналого-цифрового ствола. Цифровой ствол.
Способы организации цифровых стволов на РРСП. Структурная схема организации цифрового
ствола на аналоговой РРСП.
Тема 4. Основные элементы аппаратуры оконечного оборудования
(частотный модулятор, частотный демодулятор, ограничитель амплитуды частотного
демодулятора. Назначение частотного модулятора РРС. Структурная схема ЧМД с
преобразованием частоты на варикапах. Назначение частотного демодулятора РРС.
Структурная схема ЧДМ. Ограничитель амплитуды ЧДМ
Раздел 5. Передающие устройства РРСП.
Тема 1. Структурная схема и основные технические характеристики радиопередающих
устройств РРСП. Упрошенная структурная схема радиопередающего устройства РРСП.
Радиопередатчик РРС. Основные параметры радиопередатчика РРС.
Тема 2. Преобразователи частоты радиопередающих устройств. Назначение
преобразователя частоты. Особенности преобразователя частоты. Состав преобразователя
частоты. Смесители преобразователей частоты. Структурные схемы преобразователей
частоты передатчиков РРС.
Тема 3. Гетеродинные тракты радиопередатчиков РРС. Гетеродинный тракт
радиопередатчика. Упрощенная структурная схема. Назначение элементов гетеродинного
тракта. Особенности умножителей частоты. Структурные схемы гетеродинных трактов.
Тема 4. Выходные усилители мощности радиопередатчиков радиорелейных станций (РРС.)
Основные характеристики элементов и приборов СВЧ, используемых в усилителях мощности
(УМ). Особенности различных типов УМ. Использование усилителей мощности в
передатчиках РРС прямой видимости, тропосферных и спутниковых систем связи.
Раздел 6. Антенно-фидерный тракт РРСП.
Тема 1. Основные типы антенн и их характеристики. Типы антенн РРСП и их
особенности. Основные характеристики антенн. Применение антенн различных типов.
Тема 2. Основные элементы фидерных трактов РРС. Фидеры, используемые на РРСП и их
характеристика. Элементы СВЧ, входящие в антенно-фидерный тракт (АФТ).
Поляризационный селектор. Поляризатор. Ферритовые вентили и циркуляторы.
Тема 3. Структурные схемы антенно-фидерного тракта (АФТ). Устройства объединения и
разделения сигналов стволов. Типовая структурная схема антенно-фидерного тракта
(АФТ) многоствольной РРСП. Назначение всех элементов. Устройства РОС.
Тема 4. Фильтры СВЧ. Применение фильтров СВЧ в аппаратуре РРСП. Реализация фильтров
СВЧ различных типов. Полосовой фильтр. Режекторный фильтр. Фильтр гармоник.
Раздел 7. Радиоприемные устройства РРСП.
Тема 1. Структурная схема и основные характеристики радиоприемника РРС. Упрощенная
структурная схема радиоприемного устройства РРС. Структурная схема радиоприемника
РРС. Основные характеристики радиоприемника.
Тема 2. Входные устройства и малошумящие УСВЧ. Входное устройство радиоприемника
РРС. Мапошумяшие УСВЧ. Структурные схемы и основные характеристики МШУ.
Применение МШУ.
Тема 3. Преобразователи частоты радиоприемников РРС. Особенности гетеродинного
тракта приемника. Особенности преобразователей частоты приемников РРС. Смесители
приемников. Структурные схемы преобразователей частоты радиоприемников.
Тема 4. Тракт промежуточной частоты (ПЧ) радиоприемника РРС. Назначение тракта ПЧ
радиоприемника РРС. Требования к тракту ПЧ. Структурная схема тракта ПЧ, ПУПЧ,
ФПЧ, ГУПЧ. Состав и особенности ОУПЧ. Замещающий генератор.
8
Тема 5. Корректоры ГВЗ. Структурная схема устройства автоматической регулировки
усиления. АЧХ и ФЧХ трактов СВЧ и ПЧ. Характеристика группового времени
запаздывания (ХГВЗ). Необходимость ее коррекции. Корректоры ГВЗ.
Раздел 8. Вспомогательное оборудование радиорелейных станций.
Тема 1. Организация служебной связи на РРСП. Служебная связь на РРСП. Виды каналов
служебной связи. Спектр частот, выделенный для передачи каналов СС. Группы каналов СС
(ГС01 и ГС02). Особенности передачи и приема сигналов СС на различных станциях РРСП.
Тема 2. Автоматическое резервирование и надежность работы РРСП. Необходимость в
резервировании аппаратуры на РРСП. Способы резервирования. Некоторые понятия
надежности РРСП.
Тема 3. Особенности организации электропитания РРС (первичные источники
электропитания, системы гарантированного электропитания). Первичные источники
электропитания аппаратуры РРС. Системы гарантированного электропитания.
Структурные схемы электропитания РРС.
Раздел 9. Основы проектирования РРСП прямой видимости.
Тема 1. Методика проектирования. Основные положения.Задачи, решаемые при
проектировании. Структура РРСП и эталонные гипотетические цепи. Задание на разработку
рабочего проекта.
Тема 2. Проектирование трассы, определение мест расположения РРС, построение продольных
профилей интервалов. Основные этапы проектирования. Требования по выбору мест
установки радиорелейных станций. Продольный профиль интервала. Методика построения
продольных профилей интервалов.
Тема 3. Методика определения высот подвеса антенн на интервалах РРСП. Множитель
ослабления поля свободного пространства. Мощность сигнала на входе приемника при
распространении в свободном пространстве. Множитель ослабления. Влияние земной
поверхности, атмосферной рефракции и гидрометеоров. Основной критерий для расчета
высот подвеса антенн. Виды пролетов. Предварительный выбор высот подвеса антенн из
профиля интервала.
Тема 4. Методика расчета устойчивости и надежности связи. Методы повышения
устойчивости связи на РРСП. Понятие устойчивости связи на РРСП. Критерий устойчивости
связи на РРСП. Порядок расчета суммарной вероятности ухудшения качества связи на пролете
и на РРСП. Специальные меры повышения устойчивости связи. Учет ЧРП и ПРП при расчетах
устойчивости связи.
Раздел 10. Особенности эксплуатации РРСП.
Тема 1. Основы организации технической эксплуатации РРСП. Задачи технической
эксплуатации РРСП. Техническое обслуживание РРС.
Тема 2. Эксплуатационные измерения на РРСП. Измерения, проводимые на РРСП в процессе
эксплуатации. Проверка и настройка оборудования электропитания. Особенности измерений
АФТ. Проверка и настройка ВЧ трактов РРСП.
Раздел 11. Особенности аппаратуры радиорелейных станций прямой видимости.
Тема 1. Основные технические характеристики и состав аппаратуры магистральных и
внутризоновых РРСП. Технические характеристики отечественных комплексов и систем
радиорелейной связи, используемых на магистральных и внутризоновых РРСП. Состав
аппаратуры магистральных и внутризоновых РРСП.
Тема 2. Структурные схемы оконечного оборудования РРСП. Структурная схема оконечной
стойки «КУРС». Работа системы резервирования модемов» оконечной стойки.
Структурные схемы оконечных ТФ и--ТВ стоек системы «ВОСХОД». Особенности
построения стойки ОР аппаратуры «КУРС-8-ОУ».
Тема 3. Структурные схемы высокочастотного приемопередающего оборудования РРСП.
Назначение, состав и структурная схема стойки передатчиков «КУРС-4,6,8». Назначение,
состав и структурная схема стойки приемников «КУРС-4,6,8». Особенности
приемопередающего оборудования «КУРС-2М». Особенности приемопередающего
оборудования «ЭЛЕКТРОНИКА-СВЯЗЬ». Особенности приемопередающего оборудования
аппаратуры «КУРС-8-0».
9
Тема 4. Перспективы развития РРСП прямой видимости. Использование гибридноинтегральных схем и полосковых технологий. Генераторы СВЧ гетеродинов. Специальные
ГИС в тракте ПЧ. Повышение эксплуатационной надежности. Снижение электропотребления.
Совершенствование и развитие ЦСП.
Раздел 12. Особенности аппаратуры дальних тропосферных радиорелейных станций
(ДТРЛ).
Тема 1. Основные методы борьбы с замираниями на ДТРЛ. Причины возникновения
замираний на ТРЛ. Разнесенный прием. Системы разнесенного приема. Автокорреляционный
прием. Методы комбинирования разнесенных сигналов.
Тема .2. Основные технические характеристики и структурные схемы оборудования
современных ДТРЛ. Особенности аппаратуры тропосферных РРС. Технические
характеристики и структурная схема ДТРЛ «ГОРИЗОНТ-М». Технические характеристики и
структурная схема ДТР-120. Особенности ДТР-12.
Раздел 13. Аппаратура спутниковых систем связи.
Тема I. Принципы построения и особенности спутниковых систем связи (ССС). Основные
характеристики отечественных ССС. Построение спутниковой системы связи.
Преимущества ССС. Полсистемы ССС. Орбиты и зоны видимости ИСЗ. Диапазоны
частот, выделенные для ССС. Многостанционный доступ в ССС. Сравнительные
характеристики различных систем спутниковой связи.
Тема 2. Земная аппаратура ССС. Классификация земных станций (ЗС) спутниковой связи.
Особенности аппаратуры ЗС. Аппаратура «МОСКВА». Аппаратура «ЭКРАН». Особенности
станций коллективного приема телевидения «ЭКРАН-М1» и «ЭКРАН-М10».
Тема 3. Особенности бортовой аппаратуры ССС. Требования к аппаратуре связи ИСЗ.
Классификация ИСЗ связи. Типовая структурная схема бортового одноствольного
ретранслятора. Типовая структурная схема бортового многоствольного ретранслятора.
Тема 4. Перспективы развития спутниковых систем связи. Развитие цифрового телевещания.
Развитие сети мобильной связи. Создание спутников с низкими удельными затратами на
ствол/год. Использование низколетящих спутников.
3. Практические занятия.
Практические занятия учебным планом ООП не предусмотрены.
6. Лабораторный практикум.
Лабораторный практикум учебным планом ООП не предусмотрен.
7. Тематика курсовых работ.
Курсовые работы учебным планом ООП не предусмотрены.
8. Учебно – методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения
дисциплины. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины (модуля).
Текущая успеваемость оценивается в соответствии с «Положением о рейтинговой
системе оценки успеваемости студентов ФГБОУ ВПО ТюмГУ».
В течение семестра проводятся 3 письменные контрольные работы и 2 контрольные
проверочные задания, 2 теста, которые оцениваются в баллах в соответствии с рейтинговой
системой.
Основной вид самостоятельной работы студентов заключается в предварительной
самостоятельной теоретической подготовке к контрольным работам и тестам. При
подготовке от студентов требуются умения и навыки работы с литературой и другими
источниками информации.
10
Контроль выполнения самостоятельной работы осуществляется на лекциях 1 раз в
неделю.
Для самостоятельного изучения теоретического материала студентами используются
учебники и учебные пособия, приведённые в списке литературы. Трудоёмкость
самостоятельного изучения теоретического материала составляет 26 часов.
Для успешного освоения материала студентам выдаётся комплект контрольных
заданий для самостоятельного решения. Набор заданий формируется преподавателем.
Лектор проводит консультации, проверяя корректность предложенных решений.
Примерные задания для контрольных работ.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА. Расчет некоторых параметров спутникового ТВ.
Задание
1. Определить требуемое отношение сигнал/шум на входе абонентской ТВ земной станции
(ЗС).
2. Рассчитать мощность шумов Рш.вх.ЗС на входе абонентской ТВ ЗС.
3. Рассчитать коэффициент потерь свободного пространства Асв на спутниковой линии БР
ИСЗ – ТВ ЗС.
4. Рассчитать коэффициент усиления GA ЗС, дБ, антенны ТВ ЗС, обеспечивающий
качественный прием с заданным отношением сигнал/шум.
5. Оценить диаметр рефлектора антенны ЗС, ширину ее главного лепестка.
Методика решения.
1) Требуемое отношение сигнал/шум 2 на входе абонентской ТВ ЗС (только для
участка «БР ИСЗ – абонентская ЗС») должно быть в b раз больше заданного  для всей
спутниковой радиолинии.
 2    b , раз
Коэффициент запаса по мощности b участка «БР ИСЗ – абонентская ЗС» связан с
коэффициентом запаса a участка «передающая ЗС – БР ИСЗ» при ретрансляции сигнала по
радиочастоте
ba
a 1
Например, при  = 6 и а = 10 значение b = 10/9 = 1,11 , а отношение
2    b  6 1,11  6,7 , раз
2) Мощность шумов, воздействующих на полезный сигнал, на входе ЗС определяется
как
РШ .ВХ .ЗС  k  T  f ЗС , Вт
-23
где k = 1,38 *10 - постоянная Больцмана;
Т - эквивалентная шумовая температура ЗС:
T  TA  АФТ  T0  (1  АФТ )  TПР , К
где ТА - эквивалентная шумовая температура антенны (200 К); То - абсолютная температура
окружающей среды (290 К); ηАФТ - КПД фидерной линии (0,7-0,9); ТПР - эквивалентная
шумовая температура приемника (150-500 К). fЗС - шумовая полоса частот абонентского
приемника ЗС
f ЗС    ВЦС / log 2 M , Гц
где
- коэффициент, определяемый избирательными свойствами приемника;
Вцс - скорость цифрового потока, содержащего n ТВ программ, причем при М-ОФМ
модуляции Вцс = n*В1 , а средняя скорость цифрового сигнала MPEG2 В1 = 8 Мбит/с.
М – позиционность модуляции ОФМ.
Рассмотрим пример расчета РШ.ВХ.ЗС при использовании 4-ОФМ модуляции
радионесущей в стволе спутникового ТВ и организации 7 программ телевидения.
1) fЗС = 1,1 * 7 * 8 * 106 / 2 = 30,8*106 Гц ;
2) Т = 200 * 0,8 + 290 * (1-0,8) + 300 = 518 К ;
3) РШ.ВХ.ЗС = 1,38 * 10-23 * 518 * 30,8 *106 = 2,2 * 10-13 Вт .
11
3) Оценим потери свободного пространства на радиолинии спутникового ТВ
между БР ИСЗ и абонентской ТВ ЗС. Для расчета Асв используем известное выражение:
2
Асв  
,
4   d
где  - длина волны ,   300 , м, f – рабочая частота в МГц ; d – длинна радиолинии, м;
f
Длина радиолинии при условии использования геостационарного ИСЗ составляет в
среднем 40000 км. В диапазоне С на исследуемом участке используется рабочая частота в
области 4 ГГц, в диапазоне Ku – 12 ГГц.
Так в диапазоне Кu АСВ = (300 / 12000)2 / (4 * 3,14 * 4* 107)2 = 4*10-20, раз.
4) Оценим необходимый для обеспечения заданного качества радиоприема
коэффициент усиления антенны GАЗС абонентской ЗС. Запишем выражение для реального
отношения сигнал/шум на входе приемника ЗС с учетом параметров БР ИСЗ и радиолинии,
используя уравнение радиосвязи:
РпдБР  АФТБР  GАБР  АСВ V 2  GАФТЗС  АФТЗС
 РС

,

 Р 
РШ .ВХ ,ЗС
Ш  ВХ .ЗС

где РпдБР – мощность передатчика БР ИСЗ, Вт ; АФТБР, АФТЗС – коэффициент потерь АФТ БР
и ЗС соответственно, раз ; GАБР - коэффициент усиления антенны БР, раз ; V2 – коэффициент
дополнительных потерь на радиотрассе, раз, для спутниковых линий от 0,5 до 0,1 ( 3 – 10
дБ). Т.к. условие качественной радиосвязи:
 РС

 2 ,
 Р 
Ш  ВХ .ЗС

запишем выражение для искомого GАЗС с учетом выше сказанного:
  РШ .ВХ .ЗС
GАЗС  2
, раз.
РпдБР  АФТБР  GАБР  АСВ V 2  АФТЗС


Для БР с параметрами РпдБР = 40 Вт, АФТБР, АФТЗС = 0,9 , GАБР = 102 и с учетом приведенных
выше расчетов запишем:
GАЗС = 6,7 * 2,2*10-13/(40 * 0,9 *102 * 4*10-20 * 0,5 * 0,9) = 0,23*105 , раз
В дБ:
10lg GАЗС = 43,4 дБ
5) Оценим диаметр рефлектора антенны из следующей приближенной зависимости:
GАЗС = 20lg(D) + 20lg(f) +17,5 , дБ,
где D - диаметр антенны, м; f - рабочая частота, ГГц. Для нашего примера
D  1043, 420 lg1217,5 *0.1 = 2,7 м.
Ширина главного лепестка
данной зеркальной антенны может быть определена из
следующей эмпирической зависимости:
GАЗС = kа
раз,
где kа - коэффициент использования поверхности зеркала антенны (0.5-0.6).
– ширина диаграммы направленности антенны, град.
Для нашего случая:
5
= 1,27 ,град.
Примерные задания для тестов.
1. Участок РРЛ – это часть РРЛ, ограниченная
а) соседними ПРС;
б) соседними ОРС и УРС, УРС и УРС;
в) ОРС;
12
г) соседними УРС и ПРС.
2. Пролет РРЛ – это часть РРЛ, ограниченная
а) ОРС;
б) соседними ОРС и УРС;
в) любыми соседними радиорелейными станциями;
г) соседними УРС и УРС.
3. Обозначьте основные отличительные особенности РРЛ.
а) наличие ретрансляции сигнала;
б) использование цифровых технологий;
в) ввод-вывод сигналов на каждой радиостанции;
г) использование остронаправленных антенн.
д) использование ортогональной поляризации радиоволн.
4. Ввод-вывод части сигналов или подключение к другим линиям связи производится
на:
а) ОРС;
б) ПРС;
в) УРС;
г) на любой РРС.
5 . Ретрансляция радиосигналов, передаваемых по РРЛ, произвводится на:
а) ОРС;
б) ПРС;
в) УРС;
г) на любой РРС.
6. Высокое качество передачи сигналов на цифровых РРЛ определяется:
а) наличием мощных передатчиков;
б) наличием регенерации сигналов практически на каждой РРС;
в) наличием ретрансляции сигнала;
г) использование ортогональной поляризации радиоволн.
7. Для пролетов РРЛ прямой видимости достижима максимальная длина:
а) 50 - 60 км;
б) 10 – 15 км;
в) 300 – 400 км;
г) неограничена.
8. Современные РРЛ в основном используют диапазон частот:
а) СВЧ;
б) ОВЧ;
в) УВЧ;
г) ВЧ
9. Какие стволы РРЛ являются универсальными по передаваемым сообщениям:
а) телефонный;
б) телевизионный;
в) цифровой;
10. Определите, какие частотные каналы изображенного на рисунке частотного плана
будут использованы для ПРС двухствольной РРЛ (вариант резервирования 1+1) при
двухчастотном плане (тип станции НВ), если используется только горизонтальная
поляризация.
а) прием:
f2н; передача:
fгр f1н f1н , f2н
f3н
ff4н1в , f2в; f8н
б) прием: f1н , f3н; передача: f1в , f3в;
в) передача: f1н , f2н; прием: f1в , f2в;
f0
f1в
f2в
f3в
f4в
f8в fгр
г) передача: f1н , f3н; прием: f1в , f3в.
11. На выходе СВЧ передатчика РРС присутствует сигнал с частотой f1н = 5728 МГц.
13
Определите частоту приемника данного ствола f1в.
а) f1в=5994 МГц;
б) f1в= 5756 МГц;
в) f1в= 5798 МГц;
г) f1в= 55868МГц
12.Определите вариант правильного использования частот на ПРС типа “ВН” для
двухчастотного плана
f1Н
f1Н
Пр
а)
пд
уорк
уор
уор
уорк
пд
б)
пр
f1В
f1Н
Пр
пд
уор
уорк
уор
уорк
пд
пр
f1Н
f1В
Пр
в)
пд
уор
уорк
уор
уорк
пд
пр
13.Определите вариант правильного использования частот на ПРС типа “НВ” для
четырехчастотного плана
f1Н
f1Н
Пр
пд
уор
а)
уор
пд
пр
Пр
пд
f1В
f1Н
б)
уор
уор
пд
в)
пр
f2В
1Н
f1В
Пр
пд
уор
уор
14.
пд
пр
Выберете
правильный
вариант распределения частотных каналов для пролетов РРЛ слева направо при
использовании двухчастотного плана:
14
f1Н
?
ОРС1
?
ПРС2
?
ПРС3
ПРС4
ОРС5
а) f1в, f1н, f1в
б) f1н , f1н , f1н;
в) f2н , f1н , f2н;
г) f2н , f3н , f4н
15. Проставьте индексы станций (НВ, ВН) по порядку слева направо:
f1В
ОРС1
ПРС2
ПРС3
ПРС4
ОРС5
а) ВН, ВН, ВН, ВН, ВН
б) НВ, НВ, НВ, НВ, НВ
в) ВН, НВ, ВН, НВ, ВН
г) НВ, ВН, НВ, ВН, НВ
16. Составьте структурную схему РРЛ, содержащую два участка и четыре пролета
путем указания последовательности следующих функциональных блоков ОРС, ПРС, УРС в
схеме:
1
2
3
4
5
17. Какой функциональный блок не обозначен в схеме двухпролетной РРЛ,
организующей ТВ ствол?
ТЦ
ОРС
ПРС
РТС
?
а) промежуточной радиорелейной станции (ПРС);
б) оконечной радиорелейной станции (ОРС);
в) узловой радиорелейной станции (УРС);
18. Какой функциональный блок не обозначен
двухучастковой РРЛ, организующей телефонный ствол?
АТС
ОРС
ПРС
ПРС
?
АТС
а) промежуточной радиорелейной станции (ПРС);
б) оконечной радиорелейной станции (ОРС);
15
в схеме четырехпролетной,
ОРС
АТС
в) узловой радиорелейной станции (УРС);
19.Сколько участков содержит показанная на схеме РРЛ?
ОРС
УРС
УРС
УРС
ОРС
а) 2;
б) 3;
в) 4;
г) 5.
20. На каких станциях цифрового ствола РРЛ можно выделять часть многоканального
цифрового сигнала?
а) на ОРС;
б) на УРС и ПРС;
в) только на УРС;
г) на любой РРС.
Примерные проверочные задачи
1. Какие функциональные блоки входят в наружный блок цифровой низкоскоростной
РРС ( 2 Мбит/с)?
ОО
СВЧ
радиомодуль
модем
а) оконечное оборудование (ОО);
б) СВЧ радиомодуль; (ответ)
в) ОО и модем;
г) все элементы;
д) модем и СВЧ радиомодуль.
2.Поставьте по порядку номеров функциональные блоки в тракте передачи на схеме
оконечного оборудования цифрового ствола РРЛ
1
2
СВЧ
радиомодуль
3
модем
ПК
Дскр
Рег
3.Поставьте поОО
порядку номеров функциональные блоки в тракте приема на схеме
оконечного оборудования цифрового
ствола РРЛ
Рег
ПК
скр
модем
1
2
3
16
СВЧ
радиомодуль
4. Ф
мшу
пф1
См1
уор
фпч
упч
См2
Гет1
ум
пф2
Гет2
уор
Обратный канал
а) прямого усиления;
б) супергетеродинного типа;
в) с обработкой сигнала.
5. Функциональная схема ПРС какого типа изображена на рисунке?
мшу
пф1
См1
уор
ум
пф2
Гет1
уор
Обратный канал
а) прямого усиления;
б) супергетеродинного типа;
в) с обработкой сигнала.
6. Какой функциональный блок не обозначен в схеме ПРС супергетеродинного типа?
мшу
уор
пф1
См1
фпч
?
Гет1
См2
Гет2
Обратный канал
а) модем;
б) усилитель промежуточной частоты; (ответ)
в) поляризационный селектор;
г) корректор фчх.
17
пф2
ум
уор
7. На какой частоте происходит переприем сигнала в ПРС супергетеродинного типа?
а) по СВЧ;
б) по промежуточной частоте;
в) по низкой частоте;
8. На какой частоте происходит переприем сигнала в ПРС прямого усиления?
а) по СВЧ;
б) по промежуточной частоте;
в) по низкой частоте;
9. Рассчитать минимально-необходимую ширину ствола РРЛ ПСТВ при передаче
методом 16-КАМ цифрового сигнала со скоростью 34 МБ/с?
а) 34 МГц;
б) 10 МГц;
в) 17 МГц;
10. Какой типовой цифровой тракт PDH можно организовать в стволе РРЛ с полосой
пропускания ПСТВ = 3 МГц при использовании ОФМ модуляции несущей?
а) 8 МБ/c;
б) 2 МБ/с;
в) 3 МБ/с;
11. Рассчитать минимально-необходимую ширину ствола РРЛ ПСТВ при передаче
методом 4 - ОФМ цифрового ТВ сигнала со скоростью 8 МБ/с?
а) 4 МГц;
б) 8 МГц;
в) 17 МГц;
12. При каком уровне Рс сигнала на входе приемника ЗC будет обеспечена качественная
радиосвязь, если требуемое Рс/Рш вх зс=10дБ; Δfств=27мГц; ТΣ=3000 К.
13.
зобразите структурную схему бортового ретранслятора спутниковой линии связи
супергетеродинного типа, используя следующие элементы: А - антенна,
ПФ полосовой фильтр, ФСС - фильтр сосредоточенной селекции, УМ – усилитель
мощности, См - смеситель, Г - гетеродин, УПЧ - усилитель промежуточной частоты,
МШУ - малошумящий усилитель, УРПП -устройство разделения приема передачи.
14. Рассчитайте число ТВ программ, которые можно транслировать через бортовой
ретранслятор с полосой пропускания f БР = 54 МГц методом временного уплотнения, если
каждый ТВ сигнал представлен цифровым потоком в стандарте МРЕG-2 со скоростью 8
МБит/с, а в радиоканале используется 8-ОФМ модуляция несущей.
15. Определите по диаграмме угол места и азимут направления антенны земной станции,
находящейся в пункте с координатами 600 с.ш. и 900 в.д., при приеме сигналов с
геостационарного спутника, имеющего подспутниковую точку 800 в.д.
16. Рассчитать изменение Рс на входе приемника ЗС спутниковой системы связи при
условии, что высота орбиты ИСЗ с R=500 км увеличивается до 15000 км для неизменных
параметров линии.
Примерные вопросы для зачета.
1. Принципы радиорелейной связи.
2. Структура радиорелейной линии
3. Диапазоны частот ,используемых в радиорелейной связи.
4. Методы формирования групповых сигналов.
5. Элементы аппаратуры частотного разделения каналов.
6. Аппаратура частотного разделения каналов.
18
И
7. Импульсная модуляция. Аналого-цифровое преобразование сигналов.
8. Элементы аппаратуры временного разделения каналов с импльсно - кодовой
модуляцией.
9. Аппаратура временного разделения каналов с импльсно - кодовой модуляцией.
10.Аппаратура временного разделения каналов с дельта модуляцией.
11.Модуляция в радиорелейных линиях связи. Частотная модуляция.
12.Модуляция в радиорелейных линиях связи. Относительная фазовая
манипуляция.
13.Организация телефонного ствола.
14.Передача сигналов звукового сопровождения телевидения по РРЛ.
15.Организация телевизионного ствола.
16.Качественные показатели каналов радиорелейных линий.
17.Антенные устройства радиорелейных линий связи.
18.Фидерные тракты радиорелейных линий.
19.Фильтры СВЧ.
20.Структурные схемы приемопередающей аппаратуры.
21.Приемные устройства радиорелейных линий связи с частотным разделением
каналов и частотной модуляцией.
22.Передающие устройства радиорелейных линий связи с частотным
разделением каналов и частотной модуляцией.
23.Модемы.
24.Особенности приемопередающей аппаратуры радиорелейных линий связи с
временным разделением каналов.
25.Мощность тепловых шумов в телефонных каналах РРЛ с частотным
разделением каналов и частотной модуляцией.
26.Отношение сигнал/тепловой шум в телевизионном канале РРЛ с частотной
модуляцией.
27.Выигрыш в отношении сигнал/шум при частотной модуляции.
28.Пороговые свойства частотной модуляции.
29.Переходные шумы в радиорелейных линиях связи с частотным разделением
каналов и частотной модуляцией.
30.Линейные искажения в радиорелейных линиях связи с частотной
модуляцией.
31.Воздействие тепловых шумов в радиорелейных линиях связи с временным
разделением каналов и ИКМ.
32.Вспомогательное оборудование радиорелейных линий связи.
Автоматическое резервирование аппаратуры.
33.Служебная связь в РРЛ.
34.Системы телеобслуживания в РРЛ.
35.Энергоснабжение радиорелейных линий связи.
36.Радиорелейные линии связи прямой видимости.
37. Основные сведения о распространении радиоволн дециметрового и
сантиметрового диапазонов в пределах прямой видимости.
38.Пассивная ретрансляция.
39.Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости.
40.Аппаратура радиорелейных линий связи прямой видимости.
41.Дальние трапосферные радиорелейные линии связи.
42.Спутниковые радиорелейные системы связи.
43.Орбиты связных искуственных спутников Земли.
44.Спутниковая ретрансляция сигналов.
45.Земные станции спутниковых систем связи.
19
9.



10.
Образовательные технологии.
лекции с использованием мультимедийных презентаций;
самостоятельная работа студентов, в которую входит освоение теоретического
материала, подготовка к контрольным работам, тестам.
консультации преподавателя;
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
Основная литература:
1. Богомолов, С. И. Введение в системы радиосвязи и радиодоступа [Электронный
ресурс] : учебное пособие / С. И. Богомолов. - Томск: Эль Контент, 2012. - 152 с. 4332Режим доступа:http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=208609
2. Винокуров, В. М. Цифровые системы передачи [Электронный ресурс] : учебное
пособие / В. М. Винокуров. - Томск: Томский государственный университет систем
управления и радиоэлектроники, 2012. - 160 с. - . Режим
доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=209018
Дополнительная:
1. Томаси, У. Электронные системы связи [Электронный ресурс] / У. Томаси. - М.: РИЦ
"Техносфера", 2007. - 1360 с. Режим
доступа:http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=135422
11.
Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины.
1. Лекционные аудитории с мультимедийным оборудованием;
2. ПК, эмуляторные программы на основе ПК.
Дополнения и изменения к рабочей программе на 201 / 201 учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры ____________________
«
»_______________201 г.
Заведующий кафедрой ___________________/___________________
20