Akademia Morska w Gdyni

Wydział Elektryczny

Elektronika i Telekomunikacja

TECHNIKA RADIOWA

Projekt stacji bazowej telefonii komórkowej - zasięg zakłóceniowy

Wykonali: Prowadzący:

Artur Sosnowski dr inż. Stanisław Lindner

Radosław Skrzypkowski

Sebastian Turek

1. Spis treści:

1. Spis treści:………………………………………………………………………….......

2. Założenia projektowe:…………………………………………………………………

3. Proponowane elementy użyte w projekcie: …………….…………………….………

1. Antena nadawcza …………………………………………………………….........

2. Kabel ………………………………………………………………………............

4. Obliczenia: ……………………………………………………………………..............

4.1. Tłumienie kabla ……………………………………………………………...........

4.2. Rodzaj propagacji fal ……………………………………………………................

4.3. Wyznaczanie zasięgu dohoryzontowego ………………………………..………….

4.4. Strona odbiorcza

- Zysk energetyczny anteny odbiorczej………………..…………………….……….

- Natężenie czułościowe pola elektrycznego wokół anteny odbiorczej…….………..

4.5. Strona nadawcza

- Moc na wyjściu anteny nadawczej…………………………………………............

4.6. Zasięg zakłóceniowy………………………………………………………………..

5. Dodatek (wyznaczanie zasięgu zakłóceniowego z krzywych decylowych)…………..

2. Założenia projektu:

• Zasięg użytkowy stacji bazowej - d=1 [km]

• Częstotliwość pracy - f=900 [MHz]

• Wysokość na jakiej znajduje się antena odbiorcza - ho=1,5 [m]

• Wysokość zawieszenia anteny nadawczej - hn=20 [m]

• Stała dielektryczna podłoża - ε=3

• Konduktancja właściwa podłoża - σ=10-4 [S/m]

• Założono, że antena i kabel użyty w stacji nadawczej są takie same jak w przypadku stacji, dla której wyznaczany jest zasięg zakłóceniowy

3. Proponowane elementy użyte w projekcie

1. Antena nadawcza

Wykorzystano antenę firmy Katherein model 738 450. Jej parametry przedstawiono w poniższej tabeli.

Rys. 1. Antena firmy Katherein model 738 450

2. Kabel

Wykorzystano kabel firmy ANDREW HELIAX model HJ11-50. Charakteryzuje się on niską wartością współczynnika tłumienności sygnału względem częstotliwości. Szczegółowe parametry kabla znajdują się w poniżej.

Rys. 2. Fragment kabla firmy ANDREW HELIAX model HJ11-50

Na poniższym wykresie przedstawiono zależność tłumienności kabla od częstotliwości. Dla 900 [MHz] wynosi ona 1,34 [dB/100m].

Wykres 1. Zależność tłumienności kabla od częstotliwości

4. Obliczenia

1. Tłumienie kabla:

Wybrany kabel ma tłumienność równą około 1,34[dB/100m] zatem:

gdzie:

l - długość kabla

k - tłumienność kabla wyrażona w decybelach na metr

W skali liniowej tłumienie kabla wynosi:

4.2 Rodzaj propagacji fal:

Aby ustalić rodzaj propagacji należy wyliczyć pozorne wzniesienie anteny według zależności:

Transmisja odbywa się na przedmieściach dlatego:

Stała dielektryczna podłoża - ε=3

Konduktancja właściwa podłoża - σ=10-4 [S/m]

Długość fali λ obliczono ze wzoru:

gdzie:

- prędkość światła

- częstotliwość pracy

Zatem po podstawieniu wszystkich danych otrzymano:

Rodzaj propagacji został określony na podstawie poniższych zależności:

W tym celu obliczono iloczyn wartości wysokości anteny nadawczej z wysokością anteny odbiorczej i przyrównano z kwadratem wartości pozornego wzniesienia anteny.

Zgodnie z założeniami projektowymi:

oraz

zatem:

więc:

Stwierdzono, że jest to propagacja przestrzenna.

1. Wyznaczanie zasięgu dohoryzontowego:

Zasięg dohoryzontowy obliczono z poniższej zależności:

Rys. 3. Rysunek poglądowy przedstawiający zasięg dohoryzontowy, gdzie:

d_h - zasięg dohoryzontowy

h_n - wysokość na jakiej zamontowana została antena nadawcza

h_o - wysokość na jakiej zamontowana została antena odbiorcza

4.4. Strona odbiorcza:

- Zysk energetyczny anteny odbiorczej

Zysk energetyczny anteny odbiorczej w odniesieniu do dipola półfalowego:

Zysk energetyczny anteny odbiorczej w odniesieniu do anteny izotropowej:

w skali liniowej

- Natężenie czułościowe pola elektrycznego wokół anteny odbiorczej

Natężenie czułościowe pola elektrycznego wokół anteny odbiorczej obliczono z poniższej zależności:

gdzie:

- moc czułościowa odbiornika

- zysk energetyczny anteny odbiorczej

przyjęto -102[dBm] ,zatem:

Po podstawieniu danych do wzoru otrzymano:

W skali decybelowej:

4.5. Strona nadawcza:

- Moc na wyjściu anteny nadawczej

Moc na wyjściu anteny nadawczej obliczono wykorzystując przekształcenie wzoru na natężenie czułościowe pola elektrycznego:

gdzie:

- zysk energetyczny anteny nadawczej

w skali liniowej:

Zatem otrzymano:

4.6. Zasięg zakłóceniowy:

Zasięg zakłóceniowy obliczono wykorzystując przekształcenie wzoru na natężenie czułościowe pola elektrycznego:

Ponieważ przy obliczaniu zasięgu zakłóceniowego wprowadza się 8[dB] spadek natężenia czułościowego pola elektrycznego wokół anteny odbiorczej na granicy zasięgu użytkowego, ostatecznie zależność przyjmuje postać:

gdzie:

- natężenie czułościowe pola elektrycznego wokół anteny odbiorczej, pomniejszone o 8[dB]

W skali liniowej:

Zatem po podstawieniu danych otrzymano:

Rys. 4. Rysunek przedstawia zasięg użytkowy stacji bazowej oraz obliczony zasięg zakłóceniowy

Rys. 5 Rysunek poglądowy przedstawiający sieć komórek stacji nadawczych oraz obszar zakłóceniowy wyszczególnionej stacji.

5. Dodatek

Zasięg zakłóceniowy można również wyznaczyć korzystając z krzywych decylowych. W celu porównania wyników wartości zasięgu zakłóceniowego z obydwu metod, dokonano odczytu zasięgu zakłóceniowego z krzywych decylowcyh.

W związku z tym należy obliczy poprawki: mocy wyemitowanej w stosunku do 1kW ERP oraz poprawkę wynikającą z innej wysokości anteny odbiorczej w stosunku do anteny 10 metrowej. Wartość , z której odczytuje się zasięg zakłóceniowy, oblicza się z następującej zależności:

gdzie:

X_p - poprawka na moc

X_h - poprawka na wysokość anteny

- Poprawka na moc

Poprawkę na moc wylicza się z następującej zależności:

gdzie:

- moc promieniowana izotropowo

zatem ostatecznie otrzymano:

w skali logarytmicznej:

- Poprawka na wysokość anteny

Poprawkę na wysokość anteny oblicza się z następującej zależności:

gdzie:

c - stała dla obszaru przedmieść i pasma UHF, c=6[dB]

w skali liniowej:

Wiec po podstawieniu danych otrzymano:

Zatem po podstawieniu wartości wyliczonych poprawek X_p oraz X_h do wzoru otrzymano:

Wykres 2. Wykres krzywych decylowych

Wartość zasięgu zakłóceniowego odczytanego z krzywych decylowych wynosi 1,9 [km]. Wartość wyliczona ze wzorów wyniosła 3,33 [km] także da się zauważyć znaczną różnice w wynikach obydwóch metod. W rozpatrywanym przypadku, bardziej prawdopodobne wyniki otrzymano ze wzorów niż krzywych decylowych, ponieważ po obliczeniu zasięgu dohoryzontowego stwierdzono iż jego wartość jest znacznie większa od wartości zasięgu użytkowego, a zatem powinno się skorzystać ze wzorów. Krzywe decylowe wykorzystuje się w przypadku, gdy zasięg użytkowy przekraczałby zasięg dohoryzontowy.

1

Powierzchniowa

Typu ogólnego

Przestrzenna

d_h

h_o

h_n

Zasięg użytkowy

Zasięg zakłóceniowy

8[dB]

900

1,34

2

3

3

3

4

6

6

6

8

8

8

8

9

9

9

11

- obszar zasięgu użytkowego stacji nadawczej (okrąg o promieniu 1 km)

- obszar zasięgu użytkowego stacji nadawczej, dla której wyliczono zasięg zakłóceniowy (okrąg o promieniu 1 km)

- Linia zakreślająca obszar zasięgu zakłóceniowego wyszczególnionej stacji nadawczej - okrąg o promieniu 3,33[km]

---