Пример расчета (схематичный)

Дано: L = 2000 км, l₁ =1 км, l₂ = 14 км, число каналов ТЧ на магистральном участке N_м=2700, N_з=250, тип кабеля на магистральном участке  КМ. Уровень передачи р_г= -10 дБ, коэффициент шума магистрального усилителя –6 дБ.

Решение:

1. Абонентский участок.

В соответствии со стандартом, на абонентском участке используется двухпроводное окончание с измерительными уровнями на передаче 0 дБм0. На выходном конце двухпроводного окончания (на входе дифсистемы) на АТС уровень – 3,5 дБм0, а на входе усилителя –13 дБм0. Найдем затухание на участке абонент – АТС. По формуле (3.2) для кабеля МКС длиной 1 км для f_В=4кГц находим

А_аб = _мкс = l₁ = 5,7 1км = 0,37 дБ.

Поскольку это затухание значительно меньше необходимого 3,5 дБ на входе дифференциальной системы, помещаем удлинитель с затуханием 3,13 дБ.

Примечание: на практике затухание в двухпроводном окончании может быть значительно больше, поскольку кабели деградируют в условиях сильной влажности, температурных перепадов и т.п.

2. Зоновый участок. Поскольку длина зонового участка l₂ достаточно большая, здесь необходим расчет его оптимальной и номинальной длины. Для расчета воспользуемся уравнением (3.3):

.

Для симметричного кабеля на зоновом участке норматив на суммарную помеху в линейном тракте не должен превышать 3пВт0п в псофометрических единицах. Поскольку на долю собственных помех приходится ¼, то норматив

.

Уровень собственных шумов, приведенных ко входу первого усилителя:

р_сш = 10 lg(f)P_тш + n_шзон = 10 lg(k Tf) + n_шзон .

Подставляя к = 1,38 Дж/град, Т = 293К, f = 3,1 кГц, найдем мощность теплового шума

Р_тш = 1,25 мВт и его уровень р_тш = -139 дБм0.

Учитывая коэффициент шума n_шзон = 10 дБ, получим р_сш = -129 дБм0.

Для расчета коэффициента затухания  надо знать верхнюю частоту канала ТЧ в групповом сигнале. Используя данные на число каналов ТЧ N₃ = 250 и Таблицу 3.5, найдем f_Bзон = 4,636 МГц и _зон = 12,3 дБ/км.

Оптимальную длину l₀ находим графически (рисунок 3.3), построив графики f₁(l) = 90 + p_сш – р_Г + l – 10lg , f₂(l) = +10lg(l), найдя их точку пересечения и подставляя значения , р_сш = -99 дБм, р_Г = +20 дБм, найдем:

f₁(l) = 29 – 12,3 l ,

f₂(l) = -10lg(l),

l_0зон = 2,7 км,

а номинальная длина l_ном = 0,9 l_0зон  2,4 км.

Ч исло усилительных участков n₃ находим как

n₃ = .

Округляя, находим n₃ = 6. Длина последнего участка будет равна 2 км, а не 2,4 км, поэтому там применяем искусственную линию с электрической длиной 0,4 км.

Коэффициент усиления первого усилителя К₁ находится так: нужно согласовать уровень входного сигнала р_вх = -13 дБм0 с уровнем передачи для зонового канала р_Г = -10дБ = 20 дБм. Разница и будет равна К₁ = р_Г – р_вх = 33 дБ.

Коэффициент усиления усилителей 2-5 участков определяется только затуханием

К₂ = К₃ = 29,5 дБ.

Коэффициент усиления шестого усилителя определяется затуханием на укороченном участке

К₄ = ₃ l_ук = 12,3 2 = 24,6 дБ.

Мощность собственных шумов на зоновом участке считаем по формуле (3.6), полагая, что все усилительные участки имеют одинаковое значение К – коэффициента усиления усилителя:

Р_{сп зон} = 0,75 .

Подставляя значения параметров, получим:

Р_{сп зон} = 0,75 или –62,5 дБм.

Сравним эту мощность с нормативной:

.

Следует учитывать, что норматив определяется при абсолютном уровне 0 дБм (1мВт), в то время как входной уровень на зоновом участке тракта +20 дБм. Поэтому и условие по уровню собственных помех удовлетворяется.

3. Магистральный участок.

Для магистрального участка проводим те же расчеты, что и для зонового.

Здесь нужно учитывать норматив для коаксиального кабеля, который будет равен:

.

Коэффициент затухания (на верхней частоте группового сигнала f_в = 17,6МГц) =10,5дБ/км.

В результате получим уравнения для нахождения l_опт:

f₁(l) = -33+10,5 l,

f₂(l) = 10 lg l.

Отсюда l_{опт маг} = 3,625 км.

Номинальная длина l_{ном маг} = 0,9l_опт 3,26 км,

коэффициент усиления К = 34,2 дБ,

число усилительных участков n_маг = 614.

Последний участок укороченный, его длина l_{укор маг} = 1,62 км и коэффициент усиления К_ук = 17 дБ.

Мощность собственных шумов на выходе магистрального участка рассчитаем по формуле (3.6):

или – 46 дБм.

Сравним полученную мощность шумов с нормативной для магистрали:

.

Как видим, Р_{сш маг} < Р_{cш норм} .

4. Построим диаграмму уровней для всех участков (рисунок 3.4).

сигнал

шум

4.1. Абонентский участок.

Начальный уровень р_Г = 0 дБм0.

Затухание в линии вместе с удлинителем +3 дБ.

Затухание в дифсистеме +10 дБ.

Уровень на входе четырехпроводного окончания –13 дБм0.

Уровень собственных шумов на входе усилителя –129 дБм0, а мощность шума –0,1 пВт.

4.2. Зоновый участок.

Уровень сигнала на входе участка р_{Г зон} = +20 дБм0.

Затухание на усилительных участках:

1 – 32,5 дБ,

2-5 – 29,5 дБ,

6 – 24,6 дБ.

Уровень собственных шумов, приведенных ко входу первого усилителя –99 дБм, а на его выходе –66,5 дБм.

К окончанию зонового участка за счет накопления собственных шумов их уровень на выходе достигает –62,5 дБм.

4.3. Магистральный участок.

Уровень сигнала на входе +20 дБм.

Затухание на усилительных участках 34,2 дБ, а на последнем укороченном участке –17 дБ

Уровень собственных шумов на выходе –46 дБм.