К сожалению, у нас нет точной информации, когда ожидаются поставки конкретных товаров . Лучше не добавлять в посылку отсутствующие товары, либо быть готовым ожидать неходовые товары несколько месяцев. Были случаи, что отсутствующие товары исключались из продажи.
Имеет смысл разделить посылки. Одна полностью укомплектованная, другая с отсутствующими товарами.

Чтобы после прихода на склад отсутствующий товар автоматически зарезервировался за Вами, необходимо оформить и оплатить его в заказе.

Измеритель мощности радиосигнала ImmersionRC и 30dB аттенюатор (35Mhz-5.8Ghz)

Использование приемо-передающей аппаратуры без предварительной настройки и проверки на земле грозит большими неприятностями в воздухе. Измеритель мощности радиосигнала ImmersionRC позволит вам протестировать и настроить приемо-передающие устройства, а также проверить технические характеристики антенны. Используя этот прибор, вы сможете провести сравнительные тесты с различными типами антенн, построить диаграммы направленности излучения, а также измерить выходную мощность передатчика, используя встроенный аттенюатор (делитель мощности).
Измеритель мощности работает с обоими, импульсными и немодулированными, типами сигналов и имеет широкий диапазон рабочих частот от 35МГц до 5.8ГГц, позволяя протестировать как видео, так и RC системы.
Прибор будет незаменимым помощником, начиная от настройки самодельных антенн и заканчивая тестированием передатчика видеосигнала на соответствие выходной мощности после аварии.

Не надейся на авось! Протестируй оборудование!

Особенности:
Доступная цена устройства, гораздо дешевле, чем другое подобное оборудование
Измерение уровней излучаемого сигнала (например УВЧ диапазона, сигнала передатчика аудио/видео)
Калибровка на всех основных каналах, используемых в моделизме, особенно FPV
Динамический диапазон 50dB (-50dBm -> 0dBm без использования внешнего аттенюатора)
Вывод информации в MW или dBm
В комплекте 30dB аттенюатор и адаптер

Спецификация:
Диапазон частот: 1MHz thru 8GHz, калиброванный на основных каналах для FPV/UAV
Уровень мощности без атеннюатора: 50dBm thru 0dBm
Регулировка: Программируемые настройки аттенюатора, корректировка данных
Источник питания: USB или источник постоянного тока 6-16В
Калиброванный тест оборудования: > 100 в соотношении частота/мощность
Разъем: стандартный высококачественный SMA
Ослабление коэффициента стоячей волны: 8ГГц (типовое)
Размеры (LxWxH): L=90мм x W=52мм x H=19мм
Вес: 40г
Питающее напряжение: 6 - 16В DC
Потребляемый ток: 100мA




Take the guess work out of your setups with proper testing on the ground before risking problems in the air.

The ImmersionRC RF power meter lets you test and tune both your uplink and downlink setups in power and Antenna performance. You can do comparative tests on various antenna designs or plot the radiation pattern, even test the direct output power of your transmitters using the included Attenuator.

The Power meter works with both pulsed and continuous wave signals and a wide range of frequencies from 35Mhz to 5.8GHz, allowing you to test both video and RC systems.

This is an invaluable tool for anything from hand tuning a DIY antenna to testing a video TX after a crash for proper output power. Don’t just guess with your investment…Test it.

Features:
Affordable RF power measurements, a fraction of the cost of similar equipment
Measure pulsed, and continuous RF power levels (e.g. UHF, and A/V Downlinks)
Calibrated on all common bands used for modelling, and especially FPV
50dB of dynamic range (-50dBm -> 0dBm without the external attenuator)
Readout in MW, or dBm
Included 30dB attenuator and adapter

Specs:
Frequency range: 1MHz thru 8GHz, calibrated on common bands used for FPV/UAV
Power level without attenuator: 50dBm thru 0dBm
Adjustments: Programmable attenuator setting, readout corrected
Power: USB, or DC power jack power source, 6V-16V
Calibrated against traceable test equipment at: > 100 frequency/power combinations.
Connector: Standard high-quality SMA
Un-attenuated VSWR: 8GHz.
Attenuated VSWR: 8GHz (typical)
Dimensions (LxWxH): L=90mm x W=52mm x H=19mm
Weight (Grams): 40g
Supply Voltage: 6 - 16V DC
Power Consumption: 100mA

7.9.Измерение параметров в радиочастотных системах Измерение функции BER (C/N)

В современной измерительной методике BER используются различные схемы, из которых можно выделить две основные .

Рис. 7.16. Схема метода перестраиваемого аттенюатора.

В этом методе в радиочастотный тракт приемника включается перестраиваемый аттенюатор, с помощью которого вносится дополнительное затухание, а стабильность сигнала приема принимается постоянной в течение всего времени измерений. Уровни сигнала и шума измеряют с помощью измерителя мощности, при этом измерение шумов в тракте промежуточной частоты приемника без фильтрации дает значение, большее реальной мощности шумов в рабочей полосе тракта. Поэтому при измерениях мощности используются дополнительные фильтры, настроенные на рабочую полосу частот.

Параметр ошибки BER измеряется анализатором цифровых каналов.

Главным недостатком метода является допущение постоянной мощности полезного сигнала в течение всего периода измерений. В реальных условиях уровень полезного сигнала претерпевает значительные колебания вследствие многолучевого распространения радиоволн и изменения условий распространения. По этой причине отношение С/N может также изменяться, при этом даже изменение С/N на 1 дБ может вызвать изменение BER на порядок. Таким образом, данный метод не позволяет обеспечить требуемую точность измерений, особенно малых значений BER.

2.Интерференционный метод измерения BER(C/AT), схема которого показана на рис. 7.17, использует специальный прибор — анализатор/имитатор параметра С/N, который реализует измерение уровня мощности полезного сигнала С при внесении заданного уровня шумов N, что обеспечивает высокую точность определения параметра С/N. В данном методе анализатор/имитатор автоматически регулирует уровень вносимых шумов, при этом точность измерений характеристики BER(C/AT) может достичь значений ~1СГ12 . В заключение данного рассмотрения функции BER (СIN) отметим следующее.

1.Сравнение теоретической и практической зависимостей ВЕЩС/N) показывают, что практические зависимости отличаются от теоретических тем, что для практических значений BER требуется большее отношение С/N. Это связано с различными причинами ухудшения параметра в трактах промежуточной и радиочастоты.

2.На практике вклады трактов радио- и промежуточной частоты сравнимы между собой, при этом для систем передачи цифровой информации со скоростью до 90 Мбит/с наблюдаются следующие значения уровней ухудшения параметра BER.

Рис. 7.17. Схема интерференционного метода измерения BER(С/N)

Ухудшение в тракте промежуточной частоты ПЧ:

Ошибки по фазе и амплитуде модулятора — ОД дБ;

Межсимвольная интерференция, связанная с работой фильтров — 1,0 дБ;

Присутствие фазовых шумов — 0,1 дБ;

Процедуры дифференциального кодирования/декодирования — 0,3 дБ;

Джиттер (дрожание фазы) — 0,1 дБ;

Избыток полосы шумов демодулятора — 0,5 дБ;

Другие причины (эффект старения, температурная нестабильность) — 0,4 дБ.

Итак, в сумме в тракте ПЧ ухудшение величины BER может достигать 2,5 дБ. Ухудшение BER в тракте радиочастоты:

Эффекты нелинейности — 1,5 дБ;

Ухудшения, связанные с ограничением полосы пропускания канала и групповым временем задержки — 0,3 дБ;

Интерференция в смежных каналах — 1,0 дБ;

Ухудшения, связанные с эффектами затухания и появлением эхо-сигнала — 0,2 дБ. Итого, в тракте радиочастоты РЧ ухудшение BER составит 3 дБ, то есть всего в системе

Передачи ухудшение BER может достичь -5,5 дБ.

Следует отметить, что в схемах рис. 7.16, 7.17 не рассматривалось назначение эквалайзеров в цифровых радиотрактах.

Измерения частоты и мощности в радиочастотных трактах.

Измерения частоты и мощности полезного радиосигнала реализуются на практике следующими методами:

1)используются частотомеры и измерители мощности,

2)используются анализаторы спектра с функциями маркерных измерений.

Во втором методе маркер обеспечивает перемещение по спектральной характеристике с одновременным отображением значений параметров частоты и мощности полезного радиосигнала.

Для расширения возможностей измерений параметров мощности современные анализаторы спектра обеспечивают сглаживание спектральной характеристики, фильтрацию шумов и т.д.

Анализ работы эквалайзеров.

По сравнению с кабельными системами радиоэфир, как среда передачи радиосигналов, имеет характеристики, случайно изменяющиеся во времени. В связи с широким использованием цифровых систем радиосвязи и повышенными требованиями к точности их передачи в приемных устройствах включаются эквалайзеры, позволяющие резко снизить влияние многолучевого распространения (выравнивание сигналов) и времени групповой задержки (автоподстройка сигнала). При использовании цифровых методов модуляции высокочастотных сигналов разработчики столкнулись с трудностями точной настройки модемов и других каналообразующих устройств в составе радиочастотного тракта. В этом случае эквалайзеры выступают и как элементы компенсации возможных нелинейностей в устройствах радиочастотного тракта передачи. В современных радиочастотных системах передачи информации встречаются два основных вида затуханий, связанных с факторами распространения радиосигнала по радиочастотному тракту.

1)Линейное затухание, представляющее собой частотно-независимое равномерное уменьшение амплитуды сигнала от факторов распределения сигнала. Линейное затухание обычно обусловлено природными факторами распространения электромагнитных волн:

При сквозном распространении в лесных массивах;

При распространении в атмосфере при наличии гидрометеоров (дождь, снег).

2)Затухание, обусловленное многолучевым распространением радиосигналов.

Эти два фактора изменяют амплитуду полезного сигнала, приводя к изменению величины отношения С/N, что в конечном счете влияет на параметр ошибки BER. Изменения в структуре полезного сигнала, связанные с этими двумя затуханиями, компенсируются эквалайзерами. Как известно, в основе работы любого эквалайзера лежит использование узкополосного режекторного фильтра для устранения нелинейности полезного сигнала. В качестве основного параметра измерений выступает зависимость глубины фильтрации от частоты при заданном параметре BER, получившая в различных обзорах название кривой М или кривой W (рис. 7.18).

Рис. 7.18. Кривые М для случаев отсутствия и наличия эквалайзера.

Для получения кривой М обычно имитируются различные условия прохождения сигнала, которые компенсируются эквалайзером и в процессе компенсации строится кривая М Схема измерений представлена на рис. 7.19.

В результате измерений получаются диаграммы в виде двухсторонних кривых М, из которых одна — безгистерезисная (показывающая способность фильтра эквалайзера обеспечить глубину фильтрации на заданной частоте, достаточную для выравнивания структуры полезного сигнала) и другая — гистерезисная (показывающая производительность фильтра при его реальной работе в случае необходимости сначала увеличения, а затем уменьшения параметра глубины фильтрации). На практике оба типа кривых существенны для анализа работы эквалайзера.

Рис. 7.19. Схема измерений кривых М

Измерения параметров неравномерности фазочастотной характеристики и группового времени задержки.

Неравномерность фазочастотной характеристики (ФЧХ) радиочастотного тракта определяется групповым временем задержки (ГВЗ) из формулы:

Непосредственное измерение зависимости фазового сдвига от частоты ф(ш) и последующее дифференцирование полученной зависимости реализуется, как правило, для систем с низким уровнем фазовых шумов, однако, для систем радиосвязи фазовые шумы в канале присутствуют, что и приводит к неравномерности ФЧХ и изменению ГВЗ. Обычно измерения ГВЗ проводится при проведении приемо-сдаточных испытаний радиосистем и учитывают возможные отклонения в работе передатчика, приемника, антенных устройств и условий распространения радиосигнала. В работе описаны две методики измерений ГВЗ, основанных на использовании композитных радиосигналов.

Измерения параметров устойчивости к линейному затуханию и затуханию, связанному с многолучевым распространением радиосигналов

Параметры радиосигналов изменяются за счет линейного затухания и затухания, вызванного многолучевым распространением радиосигналов. При проведении заводских испытаний вводят допустимый предел линейного затухания, не превышающий 50 дБ для BER = 10~3. Для компенсации линейного затухания используют эквалайзеры в составе передатчика/приемника. Работу эквалайзера, компенсирующего линейное затухание, можно измерить, используя перестраиваемые аттенюаторы.

При измерении параметров устойчивости к затуханию, связанному с многолучевым распространением радиосигналов, возможно использование диаграммы состояний и глазко-вой диаграммы, которые отображают:

Диаграмма состояний — перекрестные помехи сигналов / и Q отображаются в виде эллипсов,

Глазковая диаграмма — явление многолучевости отображается смещением центров «глаз» от центра к краям.

Однако, и диаграмма состояний, и глазковая диаграмма не обеспечивают всей необходимой спецификации измерений. Для проведения практических измерений эффективности компенсации явления многолучевого прохождения сигналов используют методы, которые согласуются с методами компенсации. Так как прогнозировать появление фактора многолучевого распространения практически невозможно, учет воздействия этого фактора выполняют методами стрессового воздействия, то есть путем имитации явления многолучевого распространения сигнала. Как отмечено в работе , используются две модели имитации многолучевого распространения сигнала.

1.Двухлучевая модель. Принцип моделирования сводится к теоретически обоснованному предположению, что затухание связано с двухлучевой интерференцией, причем интерферирующий луч имеет задержку (для отраженного луча) во времени. Из характеристик неравномерности АЧХ (амплитудно-частотной характеристики) и ГВЗ для двухлучевого распространения радиосигнала следует :

Уменьшение амплитуды с изменением частоты;

Изменение ГВЗ и АЧХ в случае минимальной фазы (когда основной радиолуч имеет большую амплитуду);

Изменение АЧХ и ГВЗ в случае неминимальной фазы (когда результирующий луч после интерференции двух лучей превосходит по амплитуде основной сигнал).

2.Трехлучевая модель. Так как двухлучевая модель не описывает явление амплитудной модуляции и возникновение слабых картин биений в пределах рабочего частотного диапазона, в результате чего амплитуда полезного сигнала отклоняется в пределах рабочего диапазона даже в случае, если узел биений находится вне рабочего диапазона, то используется трехлучевая модель, позволяющая учесть эффект смещения амплитуды. Обычно двухлучевая модель используется при проведении качественных измерений, а трехлучевая — для проведения точных измерений .

Анализ интермодуляционных помех.

При распространении радиосигналов в тракте возникают интермодуляционные взаимодействия сигналов при мультиплексировании и демультиплексировании, а также при влиянии нелинейностей каналообразующих устройств в составе тракта. Обычно интермодуляционные искажения имеют достаточно низкий уровень — менее 40 дБ относительно уровня полезного сигнала. Тем не менее, контроль интермодуляционных искажений и устранение их причин обеспечивает в ряде случаев решение проблемы интерференции в смежных каналах. Для анализа интермодуляций используют анализаторы спектра.

Измерения характеристик каналообразующих радиочастотных трактов.

Помимо комплексных измерений на практике широко применяются измерения характеристик каналообразующих радиочастотных трактов, знание которых необходимо при проектировании и эксплуатации радиотехнических систем передачи информации. Помимо измерений частоты и мощности в зоне обслуживания возникает необходимость измерения антенных систем, уровня тепловых шумов, стабильности частоты задающих генераторов, фазового джиттера, параметров модемов и усилительных трактов вместе с фильтрующими устройствами.

Измерения антенных систем.

Антенно-фидерные устройства в составе радиочастотного тракта играют чрезвычайно важную роль. Основные параметры: мощность излучения, диаграмма направленности в соответствующих плоскостях, коэффициент усиления, импеданс и т.д., обычно рассчитываются и измеряются на этапе производства антенн. В процессе эксплуатации важными параметрами являются

Коэффициент бегущей волны (КБВ): КБВ = Umin/Umax, (7.38)

Коэффициент стоячей волны (КСВ): КСВ = 1/КБВ, (7.39)

Уровень возвратных потерь от антенного входа, где Umin и Umax — минимальное и максимальное напряжения в фидерной линии.

В случае идеального согласования тракта: выход передатчика — фидер — вход антенны, КБВ = 1 (так как вся энергия с выхода передатчика направляется в антенну и при этом £/min = Umах), в случае Umin = О, КСВ = оо КБВ = 0 — в фидере возникает режим стоячей волны, что недопустимо.

В реальном случае КСВ может принимать значения 1,1...2, то есть КБВ = 0,5...0,9. В радиотрактах систем цифровой передачи информации с цифровыми типами модуляции необходим малый уровень возвратных потерь, то есть минимальное значение КСВ -1,1, когда режим в фидерной линии близок к высокой степени согласования.

Например, для радиорелейных линий связи, использующих модуляцию 64 QAM, рекомендованным уровнем подавления возвратных потерь от антенны является 25 дБ и выше. Для измерения возвратных потерь обычно используют схему, приведенную на рис. 7.20.

От генератора СВЧ-колебаний подается сигнал к антенне через пассивный направленный ответвитель. При наличии отраженной от входа волны электромагнитные колебания через направленный ответвитель попадают в анализатор спектра (или в селективный приемник), где и измеряется уровень отраженной мощности. Для уменьшения уровня отраженной мощности реализуют согласование антенно-фидерного тракта. При применении на практике вместо анализатора спектра измерителя мощности точность измерений падает, так как вместе с отраженным сигналом измеритель мощности учитывает уровень шумов, связанных с внешними воздействиями на радиоканал в заданном диапазоне рабочих частот.

Измерения уровня собственных тепловых шумов элементов радиочастотного тракта.

При возрастании уровня шумов резко возрастают межсимвольные искажения цифровых сигналов и увеличивается величина BER. На диаграммах состояния и глазковых диаграммах это выражается в увеличении размеров точек отображения состояния и эффекта «закрывания глаз». Измерение шумов различных устройств в составе радиочастотного тракта выполняется на этапе эксплуатации для локализации точки повышенного уровня шумов. Учитывая, что собственные шумы различных устройств радиочастотного тракта малы, для измерений используют дифференциальные методы. Для этого в тестируемый сигнал подмешивают интерферирующий одночастотный сигнал и затем производят измерения шумов по разности интерферирующего сигнала и шума. Этот метод используется при измерении шумов малой мощности. В качестве примера на рис. 7.21 показаны результаты измерений шумов на фоне интерферирующего одночастотного сигнала для модуляции 16 QAM при отношении сигнал/помеха С/I = 15 дБ, при этом, как видно из рисунка, рост уровня шумов приводит к увеличению размеров точек на диаграмме состояний и эффекту «закрывания глаза» на глазковой диаграмме.

Рис. 7.21. Примеры диаграммы состояний и глазковой диаграммы при измерении шумов при С/1 = 15 дБ.

Измерения фазового джиттера.

Важным параметром измерений радиочастотныхсистем передачи с цифровой модуляцией являетсяфазовое дрожание сигнала задающих генераторовприемника/передатчика, так называемый джиттер(jitter). Для анализа джиттера эффективно используют диаграмму состояний, так как глазковая диаграмма к нему не чувствительна. Если в тракте возникает фазовое дрожание сигнала, то, как следует из

Рис. 7.22, происходит увеличение размеров точекдиаграммы состояний. Для устранения проблем, свя- состояний при измерении джиттера занных с наличием джиттера, обычно производят дополнительные измерения параметров работы задающих генераторов и устраняют неисправности.

Измерения параметров модемов.

Для измерения параметров модема обычно используют анализаторы, обеспечивающие измерения сигналов в виде диаграмм состояния и глазковых диаграмм, которые дают наиболее полную информацию о структуре и изменениях параметров цифровой модуляции. На рис. 7.23 в качестве примера показаны диаграмма состояний и глазковая диаграмма для случая квадратурной амплитудной модуляции с 16-ю состояниями 16 QAM, из которых следует:

Размывание точек диаграммы состояний свидетельствует о влиянии шумов;

Искажение размера «глаза» свидетельствует о возможных нарушениях в работе цифрового канала (например, возникновение межсимвольных искажений).

Рис. 7.23. Пример диаграммы состояний и глазковой диаграммы для случая AM с 16-ю состояниями 16 QAM

Рассмотрим следующие виды нарушений работы модемов и соответствующие им диаграммы.

1.Потеря синхронизации в цифровом канале.

Глобальная неисправность/отключение демодулятора или нарушение фазовой синхронизации могут привести к нарушению согласования между модулятором и демодулятором и пропаданию сигнала в системе передачи. В этом случае диаграмма состояний представляет собой случайное распределение сигналов по соответствующим уровням модуляции, «глаз» глазковой диаграммы полностью закрывается (рис. 7.24).

Рис. 7.24. Пример потери синхронизации в цифровом канале: диаграмма состояний представляет собой случайное распределение сигналов по соответствующим уровням модуляции, «глаз» глазковой диаграммы полностью закрывается.

2.Нарушение установки параметров уровня модуляции/демодуляции.

На рис. 7.25 показана диаграмма состояний, из которой следует, что при установлении уровней модуляции/демодуляции возникла несбалансированность по амплитуде сигнала. Изменения в диаграмме состояний могут свидетельствовать о нелинейностях модулятора или нарушении работы ЦАП.

Рис. 7.25. Пример нарушения установки параметров уровня модуляции/демодуляции.

3.Нарушение ортогональности I и Q векторов демодулятора.

Одной из распространенных неисправностей в работе модема является нарушение работы демодулятора, когда векторы I и Q полярных координат демодулятора не строго ортогональны. Это приводит к несоответствию состояний ортогональной сетке координат на диаграмме состояний (рис. 7.26).

Эта неисправность может сопровождаться или не сопровождаться ошибкой фазовой синхронизации в цепи восстановления несущей. В случае отсутствия ошибки результат воздействия этой неисправности на глазко-вую диаграмму сводится к закрыванию «глаза» на диаграмме по сигналу I и отсутствию какого-либо изменения на диаграмме Q. При наличии ошибки «глаза» обоих диаграмм будут закрыты. Необходимо отметить, что анализ одной только глазковой диаграммы не позволяет установить причину неисправности, поскольку эта диаграмма полностью совпадает с глазковой диаграммой при наличии высокого уровня аддитивных шумов в канале. Достоверное определение причины неисправности в этом случае может дать только диаграмма состояний. Устранение описанной неисправности требует подстройки демодулятора в части ортогональности сигналов I и Q. На диаграмме состояний рис. 7.27 отмечено наличие ошибки фазовой синхронизации в 2,3 градуса.

Рис. 7.27. Пример появления ошибки фазовой синхронизации.

Измерения параметров работы усилителей в составе радиочастотного тракта.

Основными измеряемыми параметрами работы усилителей в составе радиочастотного тракта являются:

Шумы, вносимые усилителями;

Параметры нелинейности усилительных участков.

Перегрузка по амплитуде может привести к переходу усилителя в нелинейный режим и, как следствие, резкому увеличению вероятности ошибки в цифровой системе передачи. Использование диаграмм состояний и глазковых диаграмм позволяет оценить причины снижения параметров качества радиосвязи (нелинейные искажения приводят к расплыванию точек диаграммы состояний и закрытию «глаза» глазковой диаграммы).

Задание. 3

Теоретическая часть. 4

Основные положения. 4

Единицы измерения уровней радиосигналов. 5

Модель Окамуры-Хата. 7

Модель COST231-Хата. 8

Модель COST 231-Уолфиш-Икегами. 8

Результаты исследований. 11

Задание

1. Провести сравнительные исследования эмпирических моделей затухания радиоволн Окамуры-Хата, COST 231-Хата и COST 231 Уолфиш-Икегами при заданных характеристиках канала связи для варианта 4 методических указаний;

3. Отчет по работе оформить с наличием следующих разделов: 1) задание, 2) теоретическая часть (текст прилагается) и 3)результаты исследований – два рисунка с тремя графиками каждый.

Примечание: расчет модели COST231Уолфиш-Икегами выполнить только для случая прямой видимости.

Теоретическая часть

Основные положения

Исследования распространения радиоволн в городских условиях имеют большое значение в теории и технике связи. Действительно, в городах проживает наибольшее число жителей (потенциальных абонентов), а условия распространения радиоволн существенно отличаются от распространения в свободном пространстве и полусвободном пространстве. В последнем случае понимается распространение над регулярной земной поверхностью, когда диаграмма направленности не пересекается с земной поверхностью. В этом случае при направленных антеннах ослабление радиоволн определяется формулой:

L = 32,45 + 20(lgd км + lgf МГц ) – 10lgG пер – 10lgG пр , дБ =

= L 0 - 10lgG пер – 10lgG пр , дБ. (1)

где L 0 – основное ослабление свободного пространства, дБ;

d км – расстояние между передатчиком и приемником, км;

f МГц – рабочая частота, МГц;

G пер и G пр – коэффициенты усиления передающей и приемной антенн соответственно, дБи.

Основное ослабление L 0 определяется при изотропных антеннах, которые излучают равномерно во всех направлениях и принимают также. Поэтому ослабление возникает за счет рассеивания энергии в пространство и малого поступления на приемную антенну. При использовании направленных антенн, ориентированных главными лучами навстречу друг другу, ослабление уменьшается в соответствие с уравнением (1).

Задачей исследования является определение радиоканала, несущего сообщение (радиосигнал), который обеспечивает требуемое качество и надежность связи. Канал связи в городских условиях не является детерминированной величиной. Кроме прямого канала между передатчиком и приемником существуют интерференционные помехи, обусловленные многочисленными отражениями от земли, стен и крыш сооружений, а также прохождением радиосигнала сквозь здания. В зависимости от взаимного положения передатчика и приемника возможны случаи отсутствия прямого канала и за принятый сигнал в приемнике приходится считать сигнал с наибольшей интенсивностью. В мобильной связи, когда антенна абонентского приемника находится на высоте 1 – 3 метра от земли, эти случаи являются доминирующими.

Статистический характер принимаемых сигналов требуют предположений и ограничений, в рамках которых возможно принятие решений. Основным допущением является стационарность случайного процесса при независимости интерференционных помех друг от друга, то есть отсутствие взаимной корреляции. Реализация таких требований привела к

разделению городских каналов радиосвязи к трем основным видам: каналы Гаусса, Райса и Релея.

Гауссов канал характеризуется наличием доминирующего прямого луча и малыми помехами. Математическое ожидание ослабления радиосигнала описывается нормальным законом. Этот канал присущ телевизионным сигналам с телебашни при приеме на коллективные антенны на жилых зданиях. Канал Райса характеризуется наличием прямых лучей, а также отраженных и прошедших сквозь здания лучей и наличии дифракции на зданиях. Математическое ожидание ослабления радиосигнала описывается распределением Райса. Этот канал присущ сетям с поднятой антенной над зданиями городской неплотной застройки.

Канал Релея характерен отсутствием прямых лучей и радиосигнал на подвижную станцию попадает за счет переотражений. Математическое ожидание ослабления радиосигнала описывается распределением Релея. Этот канал присущ городам с высотной застройкой.

Виды каналов и их функции плотности распределения принимаются во внимание при разработке моделей распространения сигналов в городских условиях. Однако обобщенной статистики недостаточно при расчете конкретных условий распространения, при которых ослабление сигналов зависит от частоты, от высоты подвеса антенн и характеристик застройки. Поэтому при внедрении сотовой связи и необходимости частотно-территориального планирования стали проводиться экспериментальные исследования ослабления в различных городах и условиях распространения. Первые результаты исследований, ориентированные на мобильную сотовую связь, появились в 1989 году (W.C.Y.Lee). Однако ещё раннее, в 1968 году (Y.Okumura) и в 1980 году (M.Hata) опубликовали результаты исследований ослабления радиоволн в городе, ориентированные на мобильную транкинговую связь и телевещание.

Дальнейшие исследования проводились при поддержке Международного телекоммуникационного союза (ITU) и были направлены на уточнение условий применимости моделей.

Ниже рассмотрены модели, получившие наибольшее распространение при проектировании сетей связи для городских условий.

Единицы измерения уровней радиосигналов

На практике для оценки уровня радиосигналов используются два вида единиц измерений: 1) на основе единиц мощности и 2) на основе единиц напряжения. Поскольку мощность на выходе антенны передатчика на много порядков выше мощности на входе антенны приемника, то используются кратные единицы мощности и напряжения.

Кратность единиц выражается в децибелах (дБ), которые являются относительными единицами. Мощность обычно выражается в милливаттах или в Ваттах:

Р дБмВт = 10 lg (P/1 мВт), (2)

Р дБВт = 10 lg (P/ 1 Вт). (3)

Например, мощность, равная 100 Вт, в приведенных единицах будет равна: 50 дБмВт или 20 дБВт.

В единицах напряжения за основу принимается 1 мкВ (микровольт):

U дБмкВ = 20 lg (U/ 1 мкВ) . (4)

Например, напряжение, равное 10 мВ, в приведенных относительных единицах равно 80 дБмкВ.

Относительные единицы мощности используются, как правило, для выражения уровня радиосигнала передатчика, относительные единицы напряжения – для выражения уровня сигнала приемника. Связь между размерами относительных единиц может быть получена на основе уравнения P = U 2 /R или U 2 = PR, где R есть входное сопротивление антенны, согласованное с подводящей к антенне линией. Логарифмируя приведенные уравнения, и, принимая во внимание уравнения (2) и (4), получим:

1 дБмВт = 1 дБмкВ – 107 дБ при R = 50 Ом; (5а)

1 дБмВт = 1 дБмкВ – 108,7 дБ при R = 75Ом. (5б)

Для выражения мощности передатчика часто используют характеристику – эффективная излучаемая мощность – ЭИМ . Это мощность передатчика с учетом коэффициента усиления (КУ = G ) антенны:

ЭИМ (дБВт) = Р (дБВт) + G (дБи) . (6)

Например, передатчик мощностью 100 Вт работает на антенну с коэффициентом усиления 12 дБи. Тогда ЭИМ = 32 дБВт, или 1,3 кВт.

При расчете зон покрытия базовой станции сотовой связи или зоны действия передатчика эфирного телевидения следует учитывать коэффициент усиления антенны, то есть пользоваться эффективной излучаемой мощностью передатчика.

Коэффициент усиления антенны имеет две единицы измерения: дБи (dBi) – коэффициент усиления относительно изотропной антенны и дБд (dBd) –коэффициент усиления относительно диполя. Они связаны между собой соотношением:

G (дБи) = G (дБд) + 2,15 дБ. (7)

Следует принимать во внимание, что коэффициент усиления антенны абонентской станции обычно принимают, равным нулю.

Модель Окамуры-Хата

Первичный вариант модели Окамуры и его соавторов рассчитан на следующие условия применения: диапазон частот (150 – 1500) МГц, расстояние между подвижной и базовой станциями – от 1 до 100 км, высота антенны базовой станции – от 30 до 1000 м.

Модель построена на сравнении ослабления в городе с ослаблением в свободном пространстве с учетом корректирующих составляющих, зависящих от частоты, высоты антенн базовой и подвижной станций. Составляющие представлены в виде графиков. Большие расстояния и высоты базовых станций больше подходят для телевещания, чем для сотовой связи. Кроме того, разрешающая способность графиков невысока и менее удобна, чем аналитическое описание.

Хата аппроксимировал графики Окамуры аналитическими соотношениями, сократил диапазон частот до 1500 МГц (у Окамуры он был завышенным и не отвечал требуемой достоверностью оценки ослабления), сократил диапазон расстояний от одного до двадцати километров, а также сократил высоту антенны базовой станции до 200 метров и внёс уточнения в некоторые составляющие модели Окамуры. В результате модернизации Хата модель получила название Окамуры-Хата и пользуется популярностью для оценки ослабления ТВ сигналов и в сотовой связи в диапазоне до 1000 МГц.

Для города ослабление мощности L в децибелах (дБ) описывается эмпирической формулой:

L,дБ=69,55 + 26.16 lgf - 13.83lg +(44.9-6,55 lg d– a( ), (8)

где f – частота в МГц,

d - расстояниемежду базовой и абонентской (мобильной) станцией в км,

Высота подвеса антенн базовой и абонентской станциями.

В формуле (8) составляющая a( )определяет влияние высоты антенны абонентской станции на ослабление мощности сигнала.

Для среднего города и средней высоты застройки эта составляющая определяется формулой:

a( ) = (1.1 lgf – 0.7) – 0,8, дБ. (9)

Для города с высокой застройкой a( ) определяется формулой:

a( ) = 8,3 (lg 1,54 ) 2 – 1,1 дляf < 400 МГц; (10)

a( ) = 3,2 (lg 11,75 ) 2 – 5 дляf > 400 МГц. (11)

В пригородной местности потери при распространении сигнала больше зависят от частоты, чем от высоты антенны абонентской станции, а, потому, к уравнению (8) с учетом уравнения (9) добавляется составляющая ΔL,дБ , определяемая уравнением:

ΔL,дБ = - 5,4 – (lg (0,036 f)) 2 . (12)

В условиях открытой местности ΔL,дБ при изотропных антеннах описывается уравнением:

ΔL,дБ = - 41 – 4,8 (lgf ) 2 + 18,33lgf . (13)

Недостатком модели Окамуры-Хата является ограничение диапазона частот до 1500 МГц и невозможность её использовать для расстояний менее одного километра.

В рамках проекта COST 231 Европейского Союза (Cooperation for Scientificand Technical Research) были разработаны две модели, которые устраняли отмеченные недостатки модели Окамура-Хата. Эти модели рассмотрены ниже.

Модель COST231-Хата

1 , < 200м, 1 < < 10м .

Модель позволяет оценивать ослабление по формуле:

L = 46,3 + 33,9 lg f – 13,8 lgh b – a(h a ) + (44,9 – 6,55lgh b ) lg d + C, дБ, (14)

где С = 0 для средних городов и пригородных районов и С = 3 для центров крупных городов.

Данная модель не подходит для оценки ослабления сигнала при расстояниях между абонентской и базовой станциями менее 1 км. На коротких расстояниях более сильно проявляется характер застройки. Для этих случаев разработана модель COST231-Уолфиш-Икегами.

Цель: изучение приборного арсенала лабораторий кафедры и основных факторов, определяющих энергетику радиолиний.

Линии спутниковой связи и вещания состоят из двух участков: передающая земная станция (ЗС) – ретранслятор на искусственном спутнике Земли (ИСЗ) и ретранслятор ИСЗ – приемная ЗС. Мощность сигнала на входе приемника ЗС может быть определена из формулы, которая применяется для расчета любых радиолиний прямой видимости:

где P прд – мощность на выходе передатчика ретранслятора ИСЗ,

γ прд и γ прм – коэффициенты передачи трактов, связывающих соответственно выход передатчика с передающей антенной на ИСЗ и выход приемной антенны с приемником ЗС,

G прд и G прм - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн соответственно,

L o и L доп – основные и дополнительные потери энергии сигнала в пространстве между ИСЗ и ЗС.

Основные потери L o обусловлены рассеянием энергии в свободном пространстве при удалении от излучателя

, (2.2)

где λ – длина электромагнитной волны

, (2.3)

f – частота сигнала передатчика, c ≈ 3∙10 8 м/сек – скорость распространения электромагнитных волн,

d – расстояние между ИСЗ и ЗС.

Расстояние d между ИСЗ и ЗС зависит от высоты H орбиты спутника, которая определяет размеры зоны видимости ИСЗ.

Зоной видимости ИСЗ называют часть поверхности Земли, с которой спутник виден в течение заданной длительности сеанса связи под углом места не менее некоторого заданного угла
.

Мгновенной зоной видимости ИСЗ называется зона видимости в определенный момент времени, т.е. при нулевой длительности сеанса связи. При движении ИСЗ мгновенная зона видимости перемещается, поэтому зона видимости в течение сеанса связи всегда меньше мгновенной. Размер мгновенной зоны видимости может быть оценен длиной дуги
или угламии(рис.2.1).

Угол представляет собой угловое расстояние границы зоны от подспутниковой точки(относительно центра Земли), а уголравен половине максимального углового размера зоны видимости относительно спутника, находящегося в точке. Точкиинаходятся на границе зоны видимости и удалены от спутника на расстояние
, называемоемаксимальной наклонной дальностью связи.

Для треугольника ∆
справедливы соотношения:

, (2.4)

, (2.5)

где R З =6400 км – радиус Земли.

Дополнительные потери L доп обусловлены атмосферой, осадками и другими причинами.

Коэффициенты усиления антеннпри использовании параболических зеркальных антенн с диаметром зеркала D определяется из выражения:

. (2.6)

Задание 2. Используя формулы (2.1) – (2.6) определить мощность сигнала на входе приемника ЗС, находящейся на границе зоны видимости. Исходные данные для расчета приведены в табл.2.1. Вариант задания определяется преподавателем.

Таблица 2.1

f , ГГц
Р прд , Вт
γ прд
γ прм
Н , тыс.км
β мин , град
L доп
D прд , м
D прм , м

Пользуясь выражениями (2.4) – (2.5) определить расстояние d между ИСЗ и ЗС.

Подставить необходимые данные в выражение (2.1).

Задание 3. Определить мощность сигнала на входе приемника ЗС, находящейся в подспутниковой точке S (рис.2.1). Исходные данные и порядок расчета те же, что и для задания 2.

Сравнить полученные в задании 2 и задании 3 результаты.

Отчет должен содержать характеристики и описание антенн кафедры, а также результаты расчетов по заданиям 1-3.

РАБОТА В ЛАБОРАТОРИИ КОМПЬЮТЕРНОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ

Цель работы студентов – приобретение навыков программирования в среде MatLab.

Для входа в среду MatLab указатель мыши подводится к логотипу программной системы и производится двойной щелчок левой клавишей мыши (ЛКМ).

Задание. Построение Simulink-модели стенда.

Переход к пакету Simulink может быть осуществлён двумя способами:

после входа в среду MatLab в командной строке окна управления напротив указателя набирается команда simulink;

с помощью мыши – один щелчок ЛКМ по сине-красно-чёрному символу, содержащему стрелку.

После этих действий раскроется окно библиотеки (Library:Simulink) и ещё не названное (untitled) окно поля, на котором будет собрана модель. В седьмой версии MatLab для создания такого поля после входа в Simulink необходимо щёлкнуть ЛКМ в символ чистого листа.

Сначала студенты должны познакомиться с разделами библиотеки Simulink: Sources – источники; Sinks – нагрузки, а также самостоятельно найти разделы, содержащие блоки Abs, F cn, Relational Operator, Mux и др.

Блоки, необходимые для сборки структурной схемы, перетаскиваются мышью из разделов библиотеки при нажатой ЛКМ.

Модели собираемых стендов показаны на рис.3.1. На рис.3.1а изображена модель, содержащая два формирователя гармонического сигнала. Аргумент синусоидальных функций формирует блок Ramp.

Для установки параметров этого и других блоков блок сначала выделяется щелчком ЛКМ, а затем двойным щелчком раскрывается окно, в которое вводятся соответствующие параметры. Параметр Slope источника Ramp устанавливается равным pi /50 (на языке MatLab константа
записывается какpi).

Благодаря применению блока Mux осциллограф Scope становится двухлучевым. Параметры моделей осциллографов студенты выбирают самостоятельно. Установить время имитации (Stop time) равным 100: Simulation – щелчок ЛКМ, Parameters – щелчок ЛКМ, запись времени в графе Stop time.

Запуск программы на выполнение осуществляется также с помощью мыши: Simulation – щелчок ЛКМ, Start – щелчок ЛКМ. Можно также запустить программу на выполнение, щёлкнув ЛКМ в значок с изображением треугольника.

Необходимо зарисовать (распечатать) структурные схемы моделей и наблюдаемые осциллограммы.

На рис.3.1б представлена модель компаратора – устройства, генерирующего единичный сигнал при выполнении условия, указанного на блоке устройства сравнения - Relational Operator.

Выделив собранную модель и применив команду Create Subsystem в режиме редактирования (Edit), можно модель компаратора сделать блоком Subsystem. Такой блок показан на рис.3.1в, где изображена модель устройства сравнения уровней сигналов источников Sine Wave и Constant. В этом имитационном эксперименте амплитуда гармонического колебания равна 1, угловая частота – 0,1
при времени имитации – 100.

Зарисовать (распечатать) схему модели и осциллограммы.

Индивидуальные задания приведены в табл.3.1. Структурная схема моделей для всех вариантов одна и та же. Она получается из структурной схемы, изображённой на рис.3.1а, если из последней исключить блок Fcn 2 и блок Mux. Таким образом, к входу блока Fcn 1 подключается выход блока Ramp, а вход

осциллографа Scope соединяется с выходом блока Fcn 1.

Время имитации для всех вариантов равно 100.

Отчёт по данному разделу должен содержать:

структурные схемы исследованных Simulink-моделей;

осциллограммы;

Таблица 3.1

варианта	Сигнал , формируемый блокомFcn	Значение параметра	Параметры блока Ramp: Slope; Initial output

Похожие статьи

Делаем репаки из готовых тем

Обзор смартфона-флагмана без LTE, но с очень яркой вспышкой и барометром

Принцип работы и типовой состав ретранслятора

Как удалить стартовую страницу mystartsearch из браузера