Thứ Sáu, ngày 07 tháng 12 năm 2012

Bài tập môn "Hệ thống viễn thông"

Bài tập môn "Hệ thống viễn thông":

Tính toán các thông số tuyến thông tin Viba,
Tính toán các thông số tuyến thông tin Vệ tinh,
Tính toán các thông số thông tin sợi quan,
Tính toán ô tế bào trong thông tin di động.

Example1:
Một HTTT viba có công suất phát Pt = 80w, thông tin trong cự ly(d) 50Km, tần số(f) 3Ghz, suy hao do cáp ở đầu phát(Lftx) và đầu thu(Lfrx) lần lượt là: 3dB, 2dB. Hệ số tăng ích của anten phát(Gtx) và thu(Grx) lần lượt là: 30dBi, 25dBi. Máy thu(chưa kể suy hao do cáp) có hệ số tạp âm(NF2) 7,6dB. Tốc độ bít là(Rb) 82Mbps, và phương pháp điều chế QPSK. Nhiệt độ tạp âm anten Ta = 205K, k = 1,38e-23 J/K. Hệ thống ở nhiệt độ tiêu chuẩn T0 = 290K.
a. Tính công suất bức xạ đẳng hướng tương đương: EIRP.
b. Tính Pout.
c. Tính tỷ số sóng mang trên tạp âm (C/N).

Solution:
a. Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương: EIRP:
EIRP[dB] = Pt[dBw] - Lftx[dB] + Gtx[dBi] = 10log80 - 3 + 30 = 46dBw.
b. Pout:
Pout[dB] = EIRP[dB] - Lfs[dB] + Grx[dBi] - Lfrx[dB].
Trong đó Lfs là tổn hao trong không gian tự do: Lfs[db] = 92,44 + 20logd[Km] + 20logf[Ghz]
=> Lfs[db] = 136db.
=> Pout[db] = 46 - 136 + 25 - 2 = -67dBw.
c. Tỷ số sóng mang trên tạp âm (C/N):
(C/N)[db] = Pout[db] - 10log(kTB).
Hệ số tạp âm máy thu:
NF = Lfrx + (NF2 - 1)/(1/Lfrx) = 10^0,2 + (10^0,76 - 1)/ 10^-0,2 = 1,58 + 7,51 = 9,1
Trong đó T là nhiệt độ tạp âm tương đương: T = Ta + T0(NF - 1) = 205+ 290(9,1 - 1) = 2554K
Băng thông B = Rb/2 = 82.10^6 / 2 = 41.10^6 Hz
=> (C/N)[db] = -67 - 10log(1,38e-23. 2554 . 41e6) = -67 + 118,4 = 51,4 dB.

Example2:
Cho máy thu gồm 3 tầng. Tầng 1 là bộ lọc thông dải có băng thông 70Mhz tại tần số trung tâm 2,4GHz, suy hao của bộ lọc là 2db. Tầng 2 là tầng khuếch đại có hệ số khuếch đại 10db và hệ số tạp âm 2db. Tầng 3 có hệ số khuếch đại 10db và hệ số tạp âm 2db. Giả thiết hệ thống ở nhiệt độ phòng.
a. Tính hệ số tạp âm tổng của máy thu.
b. Tính tỷ số tín hiệu - tạp âm ở đầu ra nếu công suất tín hiệu đầu vào Pin = -80dBm. Có thể thay đổi thứ tự các tầng để cho hệ số tạp âm tốt hơn được không?


Solution:
Tầng 1: NF1 = 2db = 10^0,2 = 1,58 lần => G1 = 1/NF1 = 0,63 lần.
Tầng 2: G2 = 10db = 10 lần; NF2 = 2db = 1,58 lần.
Tầng 3: G3 = 10db = 10 lần; NF3 = 2db = 1,58 lần.
a. Hệ số tạp âm tổng của máy thu:
NF = NF1 + (NF2 - 1)/G1 + (NF3 - 1)/G1.G2 = 1,58 + 0,58/0,63 + 0,58/6,3 = 2,6 = 4,15 dB.
b. Tính tỷ số tín hiệu - tạp âm (SNRin).
Có Pin[dbm] = k.T.B.NF.SNRout = -174 + 10logB + NF[db] + SNRout[db]
                   = -174 + 10log70.10^6 + 4,15 + SNRout[db] = -80dBm
=> SNRout[db] = 11,4 db = 13,8 lần.
Mà NF = SNRin/SNRout. => SNRin = NF. SNRout = 2,6 . 13,8 = 35,88 = 15,5 dB.
Nhìn vào biểu thức tính tạp âm hệ thống ta thấy: NF1 = NF2 = NF3; nhưng G1 < G2 = G3; NF nhỏ nhất khi chuyển tầng 1 thành tầng 3, sau đó tính toán lại các thông số.

Example3:
Hệ thống thông tin viba số hoạt động ở tần số 2Ghz có công suất phát 80w, tăng ích của anten phát 25dBi. Cự ly thông tin giữa trạm phát và trạm thu là 50Km. Anten ở trạm thu có tăng ích 20dbi và nhiệt độ tạp âm anten 100k. Anten được nối với máy thu có hệ số tạp âm 2db. Giả thiết tốc độ bit 34Mbit/s và dùng phương thức điều chế QPSK và các bộ lọc là lý tưởng.
a. Tính công suất bức xạ đẳng hướng tương đương( EIRP)
b. Tính công suất tín hiệu nhận được tại đầu vào máy thu.
c. Tính tỷ số sóng mang - tạp âm.

Solution:

a. Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương: EIRP:
EIRP[dB] = Pt[dBw] + Gtx[dBi] = 10log80 + 25 = 44dB.
b. Tính công suất tín hiệu nhận được tại đầu vào máy thu.

Prx[dB] = EIRP[dB] - Lfs[dB] + Grx[dBi]
Trong đó Lfs là tổn hao trong không gian tự do: Lfs[db] = 92,44 + 20logd[Km] + 20logf[Ghz]
=> Lfs[db] = 132,44db.
=> Prx[db] = 44 - 132,44 + 25 = -63,44dBw.
c. Tương tự example1.

Example4:
Cho sợi quang tròn có chiết suất lõi n1= 1,53, n2= 1,5. Bơm ánh sáng có bước sóng ld= 1,3um, bán kính lõi 50um. Cho phân bố chiết suất trong lõi có dạng nhảy bậc(g >>>1).
a. Tìm số mode sóng có thể lan truyền trong sợi quang.
b. Tìm bán kính sợi quang để sợi quang là đơn mode.

Solution:
a. Số mode sóng trong sợi quang:
N = (g. V^2)/2.(g+2) = V^2/2
Với V là tham số kích thước chuẩn hóa: V= 2.pi.a.NA/ld
trong đó: a là bán kính sợi quang.
NA là Khẩu độ số: NA = sqrt(n1^2 - n2^2) = sqrt(1,53^2 - 1,5^2) = 0,3.

=> V= 72,46
=> Số mode sóng trong sợi quang:
N = 72,46^2/2 = 2625 mode.
b. Tìm bán kính sợi quang để sợi quang là đơn mode.
Để sợi quang là đơn mode => N=1 => V=sqrt(2)
=> a = 1,94um.

Example5:
Một máy phát viba có đầu ra 0,1w tại 2Ghz. Máy phát này được sử dụng trong thông tin viba có các anten phát và thu là các parabol, mỗi anten có đường kính 1,219m.
a. Tính hệ số khuếch đại của anten.

Solution: n(pi.D.f/c)^2
D: Là bán kính anten.


Click Yes nếu bạn cảm thấy bài viết này hữu ích.-Thanks!

Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét

/*Argan Sv*/