Энергетический расчет линии связи

Прямой расчет энергетического потенциала

Для прямого расчета энергетического потенциала (от передатчика к приемнику) необходимо, задавшись определенной мощностью передатчика и величиной затухания излучения при его распространении в соответствующих погодных условиях, найти мощность сигнала которая будет поступать на вход приемника. При этом также следует помнить о минимальном (пороговом) значении мощности сигнала, который приемник способен принять на фоне шумов, а также о динамическом диапазоне приемника возможность перегрузки входного каскада приемника из-за избыточной величины сигнала.

Затухание излучения в атмосфере описывается с помощью формулы [1]:

,

где L - протяженность среды, в которой распространяется излучение; - коэффициент ослабления среды, равный сумме коэффициентов поглощения и рассеяния , а коэффициент пропускания атмосферы может быть представлен в виде:

.

С учетом выше изложенного и, взяв передатчик с выходной мощностью 35 Вт, получим:

Вт,

где L - длинна трассы по которой осуществляется связь, l - участок на трассе с большим затуханием, вызванным возможной помехой (дымом от недалеко расположенных предприятий и т.п.)

Обратный расчет энергетического потенциала

Для упрощения расчетов введем ряд упрощений:

Расчет ведется для систем передачи информации по атмосферному каналу с использованием лазера;

Рэлеевским рассеянием можно пренебречь;

Нелинейными эффектами можно пренебречь;

Мультипликативными помехами рассеяния вперед можно пренебречь;

Затухание сигнала на наклонной трассе для высот до 10 км всегда меньше, чем на горизонтальной трассе той же протяженности на высоте 0 км над уровнем земли;

Максимальное отклонение луча из-за турбулентности атмосферы - 1 мрад;

В выбранном окне прозрачности отсутствуют сильные полосы молекулярного поглощения.

Учет влияния погодных условий.

Для оценки ослабления оптического сигнала в атмосфере, введено такое понятие, как видимость, это такое расстояние (в км), на котором видимое излучение источника света уменьшается в 50 раз по отношению к первоначальной величине. С точностью достаточной для инженерных расчетов можно использовать формулу [7]:

,

где S - затухание дБ/км; - дальность видимости.

В таблице приведены типичные потери в зависимости от погодных условий для связи по атмосферному каналу.

Примем для расчета затухание минус 6 дБ/км, что соответствует сильному дождю.

Учет фонового излучения [8].

Шум на фотоприемнике состоит из 3-х составляющих: атмосферные оптические помехи, дробовые шумы, собственные шумы фотоэлемента и усилителя.

Для расчета уровня оптических помех, примем, что фоновая помеха днем не более Вт/см2.ср.мкм, фоновая помеха ночью не более

-6 Вт/см2.ср.мкм. В данном случае основной шум будет вноситься фоновым излучением, всеми остальными шумами можно пренебречь:

,

где - площадь приемника (см2), - угол зрения приемника (ср), - диапазон длин волн принимаемый фотоприемником (мкм).

В зависимости от используемого способа модуляции оптического сигнала, меняется и минимально допустимое отношение сигнал/шум, при котором информация будет принята правильно.

Таким образом минимальная мощность оптического сигнала будет:

где - минимально возможное отношение сигнал/шум (в разах) для выбранного вида модуляции оптического сигнала.

Оптическая система [9].

Величина полного светового потока характеризует излучающий элемент, и ее нельзя увеличивать никакими оптическими системами. Действие этих систем может лишь сводиться к перераспределению светового потока, например, большей концентрации его по некоторым направлениям. Таким способом достигается увеличение силы света по данным направлениям при соответствующем уменьшении ее по другим направлениям. Таково, например, действие сигнальных аппаратов или прожекторов, позволяющих при помощи источников обладающих средней сферической силой света в несколько сот кандел, создавать на оси прожектора силу света в миллионы кандел.

Лучшие статьи по информатике

Частотно-территориальное планирование сети сотовой подвижной связи стандарта GSM
Линии радиосвязи, входящие в состав сотовых сухопутных подвижных систем электросвязи (ССПСЭ) и спутниковых систем связи, обычно работают в диапазонах ультра ...

Применение аппаратно-вычислительной платформы Arduino для программирования автомобильных компьютерных систем
Если у нас нет GPS Приемника, а мы хотим, как то ориентироваться в пространстве, то можно использовать цифровой компас, который ре ...

Сравнительный анализ социальных сетей
Мы живем в 21 веке в эпоху бурного развития информационных технологий. Мобильные устройства, интернет и «умная» бытовая техника присутствуют в каждом ...