bilgiz.org

1960'lı yılların başında, Amerikan Telefon ve Telgraf Şirketi (AT&T), ileri tasarımlı birkaç güçlü uydunun, at&T uzak mesafe I

  • İndirme Hattı Denklemi
  • Çıkarma Hattı
  • İndirme Hattı



  • Sayfa6/7
    Tarih01.10.2017
    Büyüklüğü272.1 Kb.
    TipiYazı

    Indir 272.1 Kb.
    1   2   3   4   5   6   7

    HAT DENKLEMLERİ


    Aşağıdaki hat denklemleri, tek radyo frekansı taşıyıcılı bir uydu sisteminin çıkarma hattı ve indirme hattı bölümlerini ayrı ayrı analiz etmede kullanılır. Bu denklemler yalnızca yer istasyonu vericisi, yer istasyonu alıcısı ve uydu transpondcri \\j> ilgili ideal kazançları, kayıpları ve ısıl gürültü etkilerini göz önünde bulundurur. Sistemin ideal olmayan yönleri bu bölümde daha ileride ele alınmıştır.

    Çıkarma Hattı Denklemi


    burada L^ ve L.j, sırasıyla ek çıkarma hattı ve indirme hatn atmosfer kayıplarıdır. Çıkarma ham ve indirme hattı sinyalleri, yeryüzü atmosferinden geçmek zorundadır, bu sinyaller at­mosferde, havadaki nem, oksijen ve küçük parçacıklar tarafından kısmen soğurulur. Yük­seklik açısına bağlı olarak, RF sinyalinin atmosferde kat ettiği mesafe bir yer istasyonundan ötekine değişim gösterir. L,, ve Ld kayıpları temsil ettikleri için, l’den küçük ondalık de­ğerlerdir. GİT,,, alma anten kazancı bolü eşdeğer giriş gürültü sıcaklığıdır. Logaritma olarak ifade edildiğinde,

    Lu-10 log K

    EIRP - boş alan + uydu - ek - Boltzmann

    yer yol kaybı G/Te’si atmosfer sabiti

    istasyonu kayıpları

    = EIRP (dBW) - Lp (dB) + (dBK-1) - Lu (dB) - K (dBWK) T,

    İndirme Hattı Denklemi



    Logaritma olarak ifade edildiğinde:
    Lu-10 log K

    EIRP - boş alan + yer istasyonu - ek - Boltzmann

    uydu yol kaybı G/Te’si atmosfer sabiti

    kayıpları

    = EIRP (dBW) - Lp (dB) + (dBK-1) - Lu (dB) - K (dBWK)

    HAT BÜTÇESİ

    Tablo 20-4, üç tipik uydu iletişim sisteminin sistem parametrelerini sıralamaktadır. Sistemler ve bu sistemlere ait parametreler, mevcut ya da geleceğe dönük bir sistemi göstermemektedirler; bunlar yalnızca varsayımsal örneklerdir. Sistem parametreleri. bir hat bütçesi oluşturmada kullanılır. Hat bütçesi, sistem parametrelerini tanımlar ve belli bir modülasyon tekniği ve arzu edilen P(e) için hem uydu hem de yer istasyonu alıcıları için gerçekleştirilmesi gereken C/N ve Eb/No, oranlarını bulmada kullanılır.



    ÖRNEK 20-10

    Aşağıdaki parametrelerle bir uydu sisteminin hat bütçesini tamamlayın.


    Çıkarma Hattı


    1. Doyumda yer istasyonu vericisinin çıkış gücü, 2000 W 33dBW

    2. Yer istasyonu zayıflama kaybı 3dB

    3. Yer istasyonu dallanma ve besleme hattı kayıpları 4dB

    4. Yer istasyonu gönderme anten kazancı 64dB

    (Şekil 20-19’dan, 14 GHz’de 15 m)

    5. Ek çıkarma hattı atmosfer kayıpları 0.6 dB

    6. Boş alan yol kaybı (Şekil 20-20’den 14 GHz’de) 206.5dB

    7. Uydu alıcısının GITe oranı -5.3dBK

    8. Uydu dallanma ve besleme hattı kayıpları 0dB

    9. Bit iletim hızı 120 Mbps

    10. Modülasyon tekniği 8 PSK

    İndirme Hattı


    1. Doyumda uydu vericisinin çıkış gücü,10W 10dBW

    2. Uydu zayıflama kaybı 0.1dB

    3. Uydu dallanma ve besleme hattı kayıpları 0.5 dB

    4. Uydu gönderme anten kazancı 30.8dB

    (Şekil 20-19’dan, 12 GHz’de 0.37 m)

    5. Ek indirme hattı atmosfer kayıpları 0.4dB

    6. Boş alan yol kaybı (Şekil 20-20’den 12 GHz’de) 205.6dB

    7. Yer istasyonu alma anten kazancı (15 m, 12 GHz) 62 dB

    8. Yer istasyonu dallanma ve besleme hattı kayıpları 0dB

    9. Yer istasyonunun eşdeğer gürültü sıcaklığı 270 K

    10. Yer istasyonunun GITe oranı 37 dBK

    11. Bit iletim hızı 20 Mbps

    12. Modülasyon tekniği 8 PSK
    Tablo 20-4 Üç Varsayımsal Uydu Sisteminin Sistem Parametreleri



    1. Sistemi:

    6/4GHZ, yerküresel kapsama,

    QPSK modülasyon, 60 Mbps



    B: Sistemi : 14/12,yerküresel kapsama, 8PSK modülasyon, 120 Mbps



    C: Sistemi

    14/12 GHz, yerküresel kapsama, 8PSK modülasyon, 120 Mbps



    Çıkarma Hattı










    Verici çıkış gücü (doyum, dBW

    35

    25

    33

    Yer istasyonu zayıflama kaybı (dB)

    2

    2

    3

    Yer istasyonu dallanma ve besleme hattı kayıpları (dB)

    3

    3

    4

    Ek atmosfer kaybı (dB)

    0.6

    0.4

    0.6

    Yer istasyonu anten kazancı (dB)

    55

    46

    64

    Boş alan yol kaybı (dB)

    200

    208

    206.5

    Uydu alma anten kazancı (dB)

    20

    45

    23.7

    Uydu dallanma ve besleme hattı kaybı (dB)

    1

    1

    0

    Uydunun eşdeğer gürültü sıcaklığı (K)

    1000

    800

    800

    Uydu G/Te’si (dBK’1)

    -10

    16

    -5.3

    indirme Hattı










    Vericinin çıkış gücü (doygunluk, dBWZ

    18

    20

    30.8

    Uydu zayıflama kaybı (dB)

    0.5

    0.2

    0.1

    Uydu dallanma ve besleme hattı kayıpları (dB)

    1

    1

    0.5

    Ek atmosfer kaybı (dB)

    0.8

    1.4

    0.4

    Uydu anten kazancı (dB)

    16

    44

    10

    Boş alan yol kaybı (dB)

    197

    206

    205.6

    Yer istasyonu alma anten kazancı (dB)

    51

    44

    62

    Yer istasyonu dallanma ve besleme hattı kaybı (dB)

    3

    3

    0

    Yer istasyonunun eşdeğer gürültü sıcaklığı (K)

    250

    1000

    270

    Yer istasyonunun G/TV’si (dBK1)

    27

    14

    37.7




    ŞEKİL 20-19. Parabolik bir antenin kazanç denklemine dayalı anten kazancı:

    A (dB) = 10 log  (D /)2

    Burada D anten çapı, = bdalga boyu ve  = anten verimliliğidir. Burada  = 0,55’tir. %100 verimli bir anten için doğru sonucu bulmak üzere, değere 2,66 dB ekleyin.



    Çözüm: Çıkarma hattı bütçesi: Logaritma olarak ifade edildiğinde,

    EIRP (yer istasyonu) = Pt +At – Lbo – Lbf

    = 33 dBW + 64 dB - 3 dB – 4 dB = 90 dB W

    Uydu anteninde taşıyıcı güç yoğunluğu

    C = EIRP (yer istasyonu) – Lp – Lu

    = 90 dBW – 206,5 dB – 0,6 dB = 117,1 dBW




    ŞEKİLS 2-20 Aşağıdaki ifadeden bulunan boş alan yol kaybı (Lp)

    Lp= 183,5 = 20 log F (GHz)

    Yükseklik açısı = 90, mesafe = 35,930 km.


    Uydudaki C/No:

    burada

    Böylece


    Logaritma olarak ifade edildiğinde,



    (dB) = C' (dBW) + (dBK-1)-10 log (1.38 x 10-23)

    = 117.1 dBW + (-5.3 dBK-1)-(-228.6 dBWK) = 106.2 dB

    Böylece


    -10 log Fb

    = 106.2 dB – 10 (log 120 x 106) = 25.4 dB

    ve minimum bant genişlikli bir sistem için



    = 25.4 – 10 log = 30.2 dB

    İndirme hattı bütçesi: Logaritma olarak ifade edildiğinde,

    EIRP (uydu transponderi) = Pt + At – Lbo – Lbf

    = 10 dBW + 30.8 dB – 0.1 dB – 0.5 dB

    = 40.2 dBW

    Yer istasyonunun antenindeki taşıyıcı güç yoğunluğu:

    C' = EIRP (dBW) – Lp (dB) – Ld (dB)

    = 40.2 dBW – 205.6 dB – 0.4 dB = 165.8 dBW

    Yer istasyonu alıcısındaki C/No:

    burada

    Böylece


    Logaritma olarak ifade edildiğinde,



    (dB) = C (dBW) + (dBK-1) –10 log (1.38 x 10-23)

    =165.8 dBW + (37.7 dBK-1) – (-228.6 dBWK) = 100.5 dB

    C/No’yi Bulmanın alternatif bir yöntemi şudur:

    (dB) = C'(dBW)+Ar(dB)-Te(dBK-1) –K (dBWK)

    = 165.8 dBW + 62 dB – 10 log 270 – (-228.6 dBWK)



    = -165.8 dBW + 62 dB – 24.3 dBK-1 + 228.6 dBWK = 100.5 dB

    (dB) –10 log Fb

    = 100.5 dB – 10 log (120 x 106)

    = 100.5 dB – 80.8 dB = 19.7 dB

    ve minimum bant genişlikli bir sistem için,



    19.7 – 10 log = 24.5 dB
    TABLO 20-5 ÖRNEK 20-10 İÇİN HAT BÜTÇESİ

    Çıkarma Halli

    1. Doyumda yer istasyonu vericisinin çıkış gücü, 2000 W 33 dBW

    2. Yer istasyonu zayıflama kaybı 3 dB

    3. Yer istasyonu dallanma ve besleme hattı kayıpları 4 dB

    4. Yer istasyonunun gönderme anten kazancı 64 dB

    5. Yer istasyonu EIRP’si 90 dBW

    6. Çıkarma hattı ek atmosfer kayıpları 0,6 dB

    7. Boş alan yol kaybı 206,5 dB

    8. Uydudaki taşıyıcı güç yoğunluğu -117,1 dBW

    9. Uydu dallanma ve besleme hattı kayıpları 0 dB

    10. Uydu C/Te oranı -5,3 dBK-1

    11. Uydu C/Te oranı -122,4 dBWK-1

    12. Uydu C/No oranı 106,2 dB

    13. Uydu C/N oranı 30,2 dB

    14. Uydu Eb/No oranı 25,4 dB

    15. Bit iletim hızı 120 Mbps

    16. Modülasyon tekniği 8 PSK

    İndirme Hattı

    1. Doyumda uydu vericisinin çıkış gücü, 10 W 10 dBW

    2. Uydu zayıflama kaybı 0,1 dB

    3. Uydu dallanma ve besleme hattı kayıpları 0,5 dB

    4. Uydunun gönderme anten kazancı 30,8 dB

    5. Uydunun EIRP’si 40,2 dBW

    6. Çıkarma hattı ek atmosfer kayıpları 0,4 dB

    7. Boş alan yol kaybı 205,6 dB

    8. Yer istasyonunun alma anten kazancı 62 dB

    9. Yer istasyonunun eşdeğer gUrUltü sıcaklığı 270 K

    10. Yer istasyonu dallanma ve besleme hattı kayıpları 0 dB

    11. Yer istasyonunun G/Te oranı 37,7 dBK-1

    12. Yer istasyonundaki taşıyıcı güç yoğunluğu -165,8 dBW

    13. Yer istasyonunun CfTf oranı -128,1 dBWK-1

    14. Yer istasyonunun C/A/n oranı 100,5 dB

    15. Yer istasyonunun C/A/oranı 24,5 dB

    16. Yer istasyonunun E^Na oranı 19,7 dB

    17. Bit iletim hızı 120 Mbps

    18. ModUlasyon tekniği 8 PSK
    Dikkatli bir analiz ve biraz cebirle, çıkarma hattı oranı (Eb/No)u ile indirme hattı oranının (Eb/No)d birleşik etkilerini içeren tüm bit enerjisi-gürültü yoğunluğu oranının (EıJN0), standart bir çarpım bolü toplam ba­ğıntısı olduğu ve matematiksel olarak şöyle ifade edildiği gösterilebilir:

    (toplam) = (20-9)

    burada bütün E/JN,, oranlan mutlak değerlerdedir. Örnek 20-10’da toplam E/JN,, oranı şudur:



    (toplam) = = 10 log 73.5 = 18.7 dB

    Tüm çarpım bolü toplam bağıntılarında olduğu gibi, iki sayıdan küçük olanı daha ağır basar (ağırlıklıdır). Eğer bir sayı diğerinden çok daha küçükse, iki sayının çar­pımlarının toplamlarına bölümü, yaklaşık olarak iki sayıdan daha küçük olanına eşittir.

    Örnek 20-10 için kullanılan sistem parametreleri, Tablo 20-4’teki C sisteminden alınmıştır. Sistem için tam bir hat bütçesi Tablo 20-5’de gösterilmiştir.

    İDEAL OLMAYAN SİSTEM PARAMETRELERİ

    Ek ideal olmayan parametreler şu kusurları içerir: HPA’lardaki (yüksek güç yük-selteçlerindeki) ve sınırlayıcılardaki doğrusal olmayan yükseltmeden kaynaklan AM/ AM dönüştürmesi ve AM/PM dönüştürmesi; yer istasyonu antenleri ile uydu antenleri birbirlerine tam olarak ayarlanmadıklarında meydana gelen anten bakma hatası; alı­cılarda taşıyıcıyı tekrar elde etmenin eksiksiz olarak yapılmamasından kaynaklanan faz titreşimi; bantgeçiren fıltrelerdeki kusurlar nedeniyle meydana gelen ideal olmayan filtreleme; alıcılarda saati tekrar elde etmenin eksiksiz olarak yapılmamasından kay­naklanan zamanlama hatası ve uydu transponderinde ortaya çıkan frekans çevirme ha­taları. Yakandaki kusurların neden olduğu kapasite düşüşü, hat bütçesi he­saplamalarında bulunan E^/N,, oranlarını etkili olarak azaltır. Dolayısıyla, bunların hat bütçesine eşdeğer kayıplar olarak dahil edilmesi gerekir, ideal olmayan parametrelerin derinliğine bir açıklaması, bu kitabın amacını aşmaktadır.


    UYDU ÇOKLU ERİŞİM DÜZENLEMELERİ

    FDM/FM UYDU SİSTEMLERİ

    Şekil 21-la, tek bir uydu transponderinin kullanıldığı tek-hatlı (iki yer istasyonu), sabit frekanslı bir FDM/FM sistemini göstermektedir. Yerküre kapsamında hizmet veren antenler ve tam dupleks çalışma söz konusu olduğunda, her hat iki RF uydu kanalı (yani, ikisi indirme hattı ve ikisi çıkarma hattı olmak üzere dört RF taşıyıcı frekansı) gerektirir. Şekil 21-la’da, İ nolu yer istasyonu yüksek-bant bir taşıyıcı (Fil, F12, F13, vb.) iletir ve alçak-bant bir taşıyıcı (Fi, F2, F3, vb.) alır. l nolu yer istasyonu ile karışmayı önlemek amacıyla, 2 nolu yer istasyonu farklı RF taşıyıcı frekansları iletmeli ve almalıdır. RF taşıyıcı frekansları sabittir ve uydu trans-ponderi, çıkarma hattı frekansı/indirme hattı frekansı çevirme işlemini gerçekleştiren RF’den RF’ye bir tekrarlayıcıdır. Bu düzenleme ekonomik açıdan pratik olmadığı gibi, son derece verimsizdir de. Aynı uydu yapısı içinde ek yer istasyonları arasında farklı transponderler aracılığıyla iletişim mümkündür (Şekil 21-lb). Her ek hat dört tane daha RF taşıyıcı frekansı gerektirir. İki noktalı bir hat için, RF uydu kanalının kullanılabilir tüm kapasitesinin gerekli olma olasılığı çok düşüktür. Dolayısıyla, kullanılabilir bant genişliğinin çoğu harcanmış olur. Ayrıca, bu düzenlemede her is­tasyon öteki yer istasyonlarından yalnızca biriyle iletişim kurabilir. RF uydu ka­nalları, herhangi iki yer istasyonu arasında sabittir; böylece her yer istasyonunun ses bandı kanalları tek bir varış yerine ayrılmıştır.



    Üç ya da daha çok yer istasyonunun birbiriyle iletişim kurmasının arzu edildiği bir sistemde, Şekil 21-1’de gösterilenlere benzer sabit frekanslı ya da özel bir iş içi/ı ayrılmış kanal sistemleri yetersiz kalır; bir çoklu erişim yöntemi gereklidir. Çoklu erişimde, uydu sistemini kullanan her yer istasyonu, ortak bir uydu tranponderi aracılığıyla sistemdeki öteki yer istasyonlarından her biriyle iletişim kurabilir. Çoklu erişime bazen çoklu varış yeri denir, çünkü her bir yer istasyonunun iletimleri sis­temdeki öteki bütün yer istasyonları tarafından alınır. İki yer istasyonu arasındaki ses bandı kanalları, önceden tahsis edilmiş (özel bir iş için ayrılmış) ya da talebe bağlı tahsisli (anahtarlamak) olabilir. Önceden tahsis kullanıldığında, her yer İs­tasyonunun kullanılabilir ses bandı kanallarından bir kısmı, özel bir iş için ayrılmış olan bir varış yerine tahsis edilir. Talebe bağlı tahsiste, ses bandı kanalları ge­reksinime bağlı olarak tahsis edilir. Talebe bağlı tahsis, mevcut frekans tayfının daha verimli ve daha etkili olarak kullanılmasını sağlar. Öte yandan, talebe bağlı tahsiste, bütün yer istasyonlarına ortak olan bir denetim mekanizması bulunması ge­rekmektedir; bu denetim mekanizması, hatların kanallara atanıp atanmadığını ve her ses bandı kanalının kullanılabilir olup olmadığını izler.



    ŞEKİL 21-1 Sabit frekansit yer istasyonu uydu sistemi: (a) tek hat; (b) çok hat
    Bir FDM/FM uydu sisteminde her RF kanalının ayrı bir transponder gerektirdiğini hatırlayın. Ayrıca, FDM/FM iletimlerde, aynı bant genişliğinde bulunan birden çok iletimi birbirinden ayırmak imkansızdır. Bir çoklu erişim düzenlemesinde sabit frekanslı sistemler şu şekillerde kullanılabilir: uydudaki RF taşıyıcıları anahtarlayarak, uydudaki çoğullama / tekilleme donanımıyla temelbant sinyallerini yeniden dü­zenleyerek ya da çok spotlu huzme antenleri kullanarak (yeniden kullanma). Bu üç yöntem de uzay aracında nispeten karmaşık, pahalı ve ağır donanımı gerektirir.
    1   2   3   4   5   6   7






        Ana sayfa


    1960'lı yılların başında, Amerikan Telefon ve Telgraf Şirketi (AT&T), ileri tasarımlı birkaç güçlü uydunun, at&T uzak mesafe I

    Indir 272.1 Kb.