Управление РЧС Bihovskiy

При изучении вопросов координации и оценке взаимных помех между радиорелейными системами ТМТ и между станциями таких систем и другими службами, работающими в той же полосе частот в диапазоне 1…3 ГГц, рекомендованы эталонные ДНА, приведенные ниже.

В случаях, когда на станции ТМТ применяется антенна с всенаправленной ДНА в горизонтальной плоскости или около нее, используют следующее уравнение для оценки ДНА в вертикальной плоскости:

где ga1(ϕ) = –12(ϕ/ϕ0,5)2; ga2(ϕ) = –12 + 10lg[max{ϕ/ϕ0,5, 1})–1,5 + k]; ϕ — угол в вертикальной плоскости относительно направления максимального усиления антенны, град.; ga max — мак-

симальный коэффициент усиления антенны, дБ, в горизонтальной плоскости или около нее; ϕ0,5 =1/{[(100,1ga max +172,4) /191]2 −0,818} — ширина ДНА в вертикальной плоскости; k —

параметр, учитывающий повышенные уровни БЛ по сравнению с уровнем БЛ идеальной антенны; в случае типовых антенн k = 1,5, а для антенн с уменьшенными уровнями БЛ k = 0.

На рис. 2.23 в качестве иллюстрации представлены ДНА всенаправленных антенн систем ТМТ для двух значений коэффициента усиления антенны и различных значениях коэффициента k, описываемых уравнениями, входящими в (2.59).

Рис. 2.23. Эталонные диаграммы направленности всенаправленных антенн радиорелейных систем «точка–многоточка»:

а— ga max = 10 дБ; б — ga max = 13 дБ

Вслучае использования на абонентских станциях (АС) систем ТМТ антенн с ga max < 20 дБ должны использоваться следующие уравнения:

Эталонные ДНА спутниковых систем фиксированных служб (ФССС) на междуна-

родном уровне определяются Рекомендациями 580 и 465 МСЭ-Р, согласно которым 90% пиков уровней БЛ не должны превышать значений, определяемых соотношениями [11]:

На рис. 2.24 соотношения (2.61) представлены в графической форме совместно с экспериментальной ДНА (нижний график) неосесимметричной двухзеркальной ПА фирмы Vertex диаметром 2,4 м, имеющей в диапазоне 6 ГГц коэффициент усиления порядка 42 дБ [11]. Из рисунка видно, что ДНА данной антенны соответствует нормам (Рекомендации МСЭ), причем с запасом. Отметим, что эталонные ДНА (как МСЭ-Р, так и национальные или корпоративные) предусматривают определенное превышение допустимых значений. Так, Рекомендациями МСЭ, определяемыми соотношениями (2.61), допускается превышение допустимых значений на 10%.

Рис. 2.24. Соответствие реальной огибающей ДНА ФССС эталонной ДНА, рекомендуемой МСЭ

Эталонные ДНА спутниковой вещательной службы, действующей в полосах частот 18/12 ГГц (СТВ-12), установлены Планом ВАКР (первоначально ВАКР-77 принят в 1977 г., а впоследствии уточнен). Следует отметить, что существенным достоинством Плана является комплексный характер проработки нормативных показателей СТВ, включая и эталонные ДНА [18]. При этом эталонные ДНА нормируют направленные свойства антенн как на основной поляризации, так и на кроссполяризации для всех типов станций СТВ. В Плане предусмотрено применение передающих антенн ЗС диаметром 5 м с усилением 57,4 дБ на частоте 17,55 ГГц.

Эталонные ДНА передающих ЗС СТВ-12 определяются по соотношениям:

– для основной поляризации

На рис. 2.25 соотношения (2.62), (2.63) представлены в графической форме.

Рис. 2.25. Эталонные ДНА передающих ЗС СТВ-12

При использовании данных эталонных ДНА имеются следующие ограничения:

–в пределах углов ϕ = 0,1…0,54° уровни БЛ на основной поляризации не должны превышать значений эталонной ДНА;

–в пределах углов ϕ = 0…(0,6/da) уровни БЛ на кроссполяризации не должны превышать значений эталонной ДНА;

–в пределах углов ϕ = 0,54…180° на основной поляризации 90% пиков БЛ не должно превышать значений эталонной ДНА.

Огибающие типовых эталонных ДНА (передающих и приемных) космических станций (КС) СТВ-12 Районов 1 и 3:

– для основной поляризации

Рис. 2.28. Эталонные ДНА приемных ЗС СТВ-12:

1 — индивидуальные ЗС в Районах 1 и 3 на основной поляризации; 2 — коллективные ЗС в Районах 1 и 3 на основной поляризации;

3 — индивидуальные и коллективные ЗС в Районах 1 и 3 на кроссполяризации

Огибающие ДНА базовых (БС) и абонентских (АС) станций систем беспроводного доступа (СБД) определены в стандарте ETSI [24]. Антенны БС могут быть ненаправленными и секторными. Ширина сектора, который обслуживается БС с секторной антенной, определяется углом 2θ (15 ≤ θ ≤ 180°; для ненаправленных антенн θ = 180°). На рис. 2.29 приведена зависимость коэффициента усиления антенн БС от угловой ширины сектора обслуживания θ.

Рис. 2.29. Коэффициент усиления антенны базовой станции СБД в зависимости от ширины сектора

На рис. 2.30 показаны типовые ДН антенны БС на основной поляризации (сплошная линия) и на кроссполяризации (пунктирная линия). Отметим, что разность между кривыми на рис. 2.30 определяет коэффициент поляризационной развязки XPDа. Положения точек Pi и Qi на этом графике задаются значениями, приведенными в табл. 2.7.

2.4.Особенности распространения радиоволн разных диапазонов частот

Общая характеристика распространения радиоволн. При работе систем радиосвязи в земных условиях уровень радиосигнала, принятого после его прохождения по трассе распространения от передающей антенны, зависит от характеристик местности на трассе, а также от изменчивости тропосферы и ионосферы в зависимости от сезона года, времени суток и ряда других условий. Вследствие этого радиосигнал на входе приемника имеет паразитные амплитудно-фазовые случайные изменения, которые, как общее явление, принято называть замиранием. В ряде случаев в зависимости от специфики условий распространения радиосигнала замирания имеют конкретные названия, например, мерцание, общие замирания, частотно-селективные замирания и т.д.

Существуют восемь механизмов (видов) распространения радиоволн, а именно: через тропосферный волновод, посредством земной волны, ионосферной волны, пространственной волны (состоящей из прямой волны и отраженных волн от различных поверхностей и слоистых неоднородностей атмосферы), за счет дифракции, путем тропосферного рассеяния, в пределах прямой видимости и, наконец, из-за рассеяния гидрометеорами. На рис. 2.32 и 2.33 схематично показаны основные из перечисленных выше механизмов распространения сигналов. При этом на рис. 2.32 показаны долгосрочные механизмы распространения сигналов (тропосферное рассеяние, дифракция и прямая видимость), которые могут являться носителями как полезного (ПС), так и мешающего (МС) сигналов. На рис. 2.33 показаны краткосрочные механизмы распространения сигналов, обусловленные возникновением в тропосфере аномальных условий, таких, как инверсное изменение температуры с высотой, выпадение гидрометеоров, появление тропосферного волновода и др. Данные механизмы распространения в силу их краткосрочности действия являются только носителями МС, хотя также вызывают и увеличение уровней ПС.

Рис. 2.32. Долгосрочные механизмы распространения сигналов

Рис. 2.33. Аномальные (краткосрочные) механизмы распространения сигналов

Для решения задач ЭМС в общем случае требуется знать характеристики распространения как ПС, так и МС, которые для повышения надежности статистических данных принято различать, а именно: данные для ПС соответствуют области значений уровней ниже его медианного значения, а для МС — в области уровней выше его медианного значения. Однако в зависимости от вида конкретной задачи и алгоритма ее решения бывает достаточно располагать только характеристиками распространения МС. Как пример можно привести методику расчета координационного расстояния (КР) и координационной зоны (КЗ), которая содержится в Регламенте радиосвязи и Рекомендациях МСЭ и основана на концепции худшего воздействия МС.

В табл. 2.9 приведены сводные данные о видах распространения радиоволн, дальности их действия, использовании полос частот и возможных уровнях помех для диапазонов частот от ОНЧ до КВЧ [25].

Наиболее полные и надежные данные по распространению радиоволн представлены в основных Рекомендациях МСЭ серии Р [25–74], содержание которых отражает реальную и очень сложную ситуацию в этом вопросе. Следует отметить, что общее число Рекомендаций серии Р составляет несколько десятков и для их корректного использования имеется Рекомендация Р.1144 [26], которая является кратким руководством по практическому применению Рекомендаций серии Р в зависимости от вида службы связи.