Случай использования критериев, ограничивающих уровень помех на выходе канала, вызванных влиянием МС

 

Практически критерии ЭМС такого рода действуют лишь для основных радиосистем аналогового типа. Из них наиболее распространены системы с частотной модуляцией для передачи сигналов многоканальной телефонии с частотным разделением каналов (системы типа ЧРК-ЧМ) и телевизионных программ с помощью оборудования, соответственно, телефонных и телевизионных стволов. В соответствии с Рекомендациями МСЭ на выходах каналов таких систем установлены максимально допустимые значения уровня помех, вызванных влиянием МС, которые могут превышаться в течение определенных малых процентов времени. Реальные проценты времени превышения максимально допустимой мощности помех из-за влияния МС на выходе любого канала телефонного ствола рассчитывают по утвержденным существующим методикам. Однако, в случае известных законов распределения быстрых и медленных замираний ПС и МС можно математически строго рассчитать реальные проценты времени превышения максимально допустимой мощности помех из-за влияния МС на выходе любого канала телефонного ствола и после сравнения этого процента с максимально допустимым сделать вывод о наличии или отсутствии ЭМС двух рассматриваемых систем [17,18].

При проектировании сетей радиосвязи различного назначения и решении многих других задач теории ЭМС одной из главных задач является определение минимально допустимых территориальных разносов (ТР) потенциально несовместимых с точки зрения ЭМС радиопередатчиков и радиоприемников совмещаемых служб (радиослужб, совместно использующих определенные полосы частот) при различных частотных разносах (ЧР) и при различных вариантах взаимной ориентации их антенн, характеризуемых их угловым разносом (УР) – углом между их направлениями максимального коэффициента направленного действия. Если реальное значение ТР больше минимального требуемого значения ТР, которое называют координационным расстоянием (КР), то считается, что условия ЭМС рассматриваемых РЭС выполняются. Рассмотрим эту проблему определения КР детальнее, используя [10].

Эффективным способом достижения ЭМС РЭС является применение норм частотно-территориального разноса (ЧТР) между взаимодействующими РЭС.

Нормы ЧТР представляют собой совокупность взаимосвязанных значений КР, ЧР и УР рассматриваемых РЭС, при которых обеспечивается ЭМС этих РЭС. Следование нормам ЧТР позволяет определять конкретные рабочие частоты (присвоения) приемопередатчиков РЭС совмещаемых служб на определенной территории. Кроме того, нормы ЧТР позволяют более конкретно сформулировать требования к характеристикам направленности и ориентации антенн взаимодействующих РЭС при заданных рабочих частотах. Определение норм ЧТР производится из условия выполнения критерия ЭМС (КЭМС) с учетом случайных флуктуаций уровней ПС и МС (замираний) в процессе их распространения.

 

В используемых на практике методиках расчетов ЭМС распределения вероятностей уровней ПС и МС на входе приемника обычно задаются эмпирически в виде моделей распространения радиоволн, построенных на основании результатов многолетних измерений. Так, например, в службах подвижной связи и радиовещания распределение уровней ПС и МС сигналов принимается логнормальным c определенным диапазоном параметров этого распределения[ 29?]. Критерии ЭМС в системах радиосвязи (см. раздел Пр. 3.2), как правило, определяют процент времени Тп доп., в течение которого показатель ухудшения качества приема из-за влияния МС в любом рецепторе системы D может превышать допустимое значение Dдоп. При этом условие выполнения ЭМС имеет вид: Tп (D>Dдоп.) < Тп доп. Для аналоговых систем наземной и спутниковой фиксированной связи (НФС,ФСС), по которым передаются многоканальные телефонные сигналы, критерии ЭМС нормируют в качестве допустимого показателя ухудшения качества приема D из-за влияния МС мощность помех Ртф доп на выходе телефонного канала в точке относительного нулевого уровня, которая может превышаться в течение не более, чем Тп доп % времени любого месяца. В этом случае условие выполнения ЭМС имеет вид: Tп (Ртф > Ртф доп) < Тп доп.

При передаче аналоговых телевизионных сигналов критерии ЭМС в ФСС (Фиксированной Спутниковой Службе) нормируют мощность помех Ртв доп на выходе канала изображения, а в РСС (Радиовещательной Спутниковой Службе) -- защитное отношение qтв доп на входе приемника для процента времени Тп доп. непревышения величины qтв доп.

В цифровых системах фиксированной связи в качестве критерия ЭМС используется вероятность ошибочного приема символов pош доп, которая может превышаться в течение не более чем Тп доп % времени любого месяца. При этом в критериях ЭМС могут содержаться несколько градаций показателей ЭМС в виде нескольких значений пар { pош > pош доп; Тп доп.}. При анализе ЭМС обычно используются показатели ЭМС для малых значений Тп доп, поскольку они являются определяющими в выполнении условий ЭМС [2].

Для ряда радиослужб (СПС -- Сухопутная Подвижная Служба и НРС -- Наземная Радиовещательная Служба) в качестве критерия ЭМС используется допустимое значение напряженности поля мешающего сигнала Ем доп в точке размещения антенны станции - реципиента. В этом случае условие ЭМС имеет вид: Тп (Ем доп < Ем доп) < Тп доп, Тп (Ем > Ем доп) < Тп доп,

где Тп (Ем.>Ем доп) – процент времени, в течение которого напряженность поля мешающего сигнала Ем может быть выше допустимого значения. В отдельных случаях в качестве критерия ЭМС может использоваться допустимое значение уровня мешающего сигнала Pм доп на входе приемника с условием ЭМС в виде: Тп(Pм > Pм доп) < Тп доп, где Тп (Pм > Pм доп) – процент времени, в течение которого уровень МС на входе приемника Pм может превышать допустимое значение Pм доп.

 

Конкретный расчет ЧТР всегда связан с определением значения координационного расстояния dк между источником помехи и станцией-реципиентом из выражения (3.2):

рм доп (Тм доп) = рпд м + gа пд м(α) + gа пр с(φ) - аф пд м - аф пр с – В пол – Lк = Zм (α, φ) – Lк, дБВт, (3.1)

где

Zм(α, φ) = рпд м + gа пд м(α)+gа пр с(φ) - аф пд м - аф пр с – В пол, (3.2)

 

В (3.1) и (3.2) обозначено:

-- рм доп(Тм доп) – допустимый уровень МС на входе приемника станции-реципиента, превышаемый в течение Тм доп % времени, дБВт; рпд м – уровень выходной мощности передатчика мешающей станции, дБВт; gа пд м(α) – коэффициент усиления передающей антенны мешающей станции под углом α, дБ; α – угол исхода МС, т.е. угол между осью диаграммы направленности антенны (ДНА) мешающей станции и направлением на станцию-реципиент; gа пр с (φ) – коэффициент усиления приемной антенны станции-реципиента под углом φ, дБ; φ – угол прихода МС, т.е. угол между осью ДНА приемной РС и направлением трассы распространения МС; Впол – выигрыш за счет поляризационной развязки, дБ; Zм – обобщенный энергетический параметр МС, зависящий от угла исхода МС α и угла прихода МС, φ, дБВт; Lк – координационные ( минимально-допустимые) потери распространения МС, дБ на трассе протяженностью dм = dк, которые не должны превышаться в течение более Тм доп % времени; dк – пока неизвестное координационное расстояние (КР), т.е. минимально-допустимое значение территориального разноса между мешающей станцией и станцией-реципиентом при фиксированном значении их энергетических параметров; Впол -- дополнительное ослабление МС из-за различия поляризаций ПС и МС, дБ; аф пд м – потери в передающем АФТ мешающей станции, дБ; аф пр с - потери в приемном АФТ станции-реципиента, дБ.

Из (3.1) находятся координационные потери:

Lк = Zм(α, φ) – рм доп(Тм доп), дБ, (3.3) по значению которых с помощью кривых распространения МС вида Lм (dм,Тм) находится координационное расстояние dк:

dк = dм = [Lк,Тм доп ], (3.4) где [Lк,Тм доп] – функция, обратная функции Lм(dм,Тм): зная рассчитанные координационные потери Lк и зависимость потерь L(d, T), которые на расстоянии d для заданной частоты f радиосигнала не превышаются лишь в течение не более T процентов времени, можно найти по упомянутой зависимости значение d = dk.

Потери распространения МС Lм (dм,Тм)зависят от высот подвеса приемной и передающей антенн, диапазона частот, в котором работают РЭС, от характеристик трасс, климатических параметров региона и имеют сложное аналитическое математическое описание. В связи с этим реализацию процедуры (3.4) при расчете ЧТР, выполняемой ручным способом, целесообразно проводить графоаналитическим способом. Для этой цели, очевидно, необходимо располагать графическим представлением функции Lм(dм,Т м).

Детальное рассмотрение этого вопроса для различных диапазонов волн дано в гл.2 [1/2].

 

В общем случае воздействия Nm мешающих сигналов на ПРС при использовании в качестве критерия ЭМС защитного отношения имеем:

qм = 10lg(Qм∑) (3.5) где Qм∑ - результирующее ОСП на входе приемника, определяемое соотношением 1/Qм∑ = (3.6)

Здесь:

Qм i – отношение мощности ПС к мощности i-го МС на входе демодулятора приемника (т.е. на выходе его тракта ПЧ, осуществляющего основную частотную фильтрацию ПС) Pмс вх.дем.

Qм i определяется следующим образом:

Qм i = P ПС ВХ..ДЕМ. / Pi мс вх.дем. = [эиим ПС / Lпс (раз)] / [эииммс(αi)∙F2(φм i)] / Li мс(раз)] æачх i мс =

= [эиим ПС æачх i мс] Li мс(раз) / [эииммс(αi)∙F2(φм i)] Lпс (раз)] (3.7)

 

В (3.7) приняты следующие обозначения:

Li мс(раз) - потери i-го МС при его распространении; Lпс(раз) – потери ПС при его распространении; эиим ПС – эквивалентная изотропно излучаемая мощность полезного радиосигнала; эииммС(αi) -- эквивалентная изотропно излучаемая мощность i-го МС под углом αi в направлении на рецептор помехи; F2(φм i) – коэффициент направленного действия приемной антенны ПС в направлении прихода i-го МС; æачх i – коэффициент ослабления мощности i-го МС за счет существенного ослабления наиболее удаленных от середины полосы пропускания тракта ПЧ участков спектра МС из-за крутых скатов АЧХ этого тракта c учетом расстройки несущих частот ПС и МС (рис...).

Для практических расчетов ЧТР используют приближенное соотношение [УП АС]:

Тп (qм доп) ~ Тс (Lс доп) + Тм (Lм доп), (3.8) где Тс (Lс доп) - процент времени, в течение которого потери распространения ПС превышают допустимое их значение Lс доп в дБ; Тм (Lм доп) - процент времени, в течение которого потери распространения МС ниже допустимого значения потерь распространения МС Lм доп в дБ.

Приближенность (3.8) заключается в использовании предположения о том, что промежутки времени с достаточно глубокими замираниями ПС и временные интервалы времени с повышенным уровнем МС практичеcки не перекрываются. Точность этого предположения тем выше, чем меньше вероятность и временная протяженность этих событий. В защиту допустимости использования соотношения (3.8) можно привести и соображение о том, что в случае временн о го перекрытия этих событий уменьшается искомый суммарный процент времени Тп(qм доп), хотя степень ухудшения качества приема ПС в моменты перекрытия событий будет еще выше, чем при воздействии лишь одного неблагоприятного фактора. Cледовательно, использование (3.8) даже дает некоторый инженерный запас, ввиду чего его использование для практических расчетов считается оправданным. Как упоминалось выше, точное решение задачи об определении Тп (qм доп) можно получить строго аналитически случае известных законов распределения замираний ПС и МС на трассах их распространения [17, 18, ].

В явном виде параметры Lс доп и Lм доп находятся из соотношений, по-лучаемых логарифмированием (3.7), (3.8), имеющих вид

qм =10lg(Qм)= qм0 + Lм - Lс, (3.9) где

qм0=10lg(Qм0)= ри с +æачх0 - ри м(α) - F2(φм)0, дБ (3.10) Здесь: ри с – ЭИИМ передающей станции ПС, дБВт; æачх0 - коэффициент ос-лабления мощности МС за счет АЧХ приемника ПРС, дБ; ри м(α) – ЭИИМ МРС в направлении на ПРС, дБВт; F2(φм)0 – значение ДНА ПРС в направле-нии прихода МС, дБ. На основании (3.11) Lс доп и Lм доп записываются в виде

Lс доп = qм0 - qм доп + Lм мед; (3.11)

Lм доп = qм доп - qм0 + Lс мед. (3.12)

 

В (3.11) величина Lм мед является медианными потерями распространения МС в дБ и определяется значением Lм при Тм=50%, а в (3.12) величина Lс мед является медианными потерями распространения ПС в дБ и определяется Lс при Тс=50%.

Следует отметить, что использование соотношения (3.8) при анализе ЭМС дает некоторую погрешность при оценке Тп(qм доп), которая уменьшается с уменьшением Тп доп. Однако, как указывалось выше, данная погрешность будет создавать определенный запас в оценке ЧТР и поэтому в принципе допустима при данных расчетах. При особых требованиях к определению ЧТР расчет, возможно, целесообразно выполнять по точным формулам, в которых математически корректно учтены замирания ПС и МС в области малых значений Тп доп […]. Так как значение Lм мед в (3.11) неопределенно (поскольку оно зависит от dм, а последнее неизвестно), то необходимо применить итерационную процедуру расчета по (3.8) при варьировании значения dм. Для этого задается значение dм и по зависимости обобщенных потерь распространения МС от процента времени при Тм=50 % определяется значение Lм мед, затем по (3.11) рассчитывается значение Lc доп и далее по аналогичной зависимости потерь распространения ПС от процента времени Тс, представленной в [35], находится значение Тс(Lc доп). По (3.12) находится Lм доп и по зависимости обобщенных потерь распространения МС в плоскости большого круга находится значение процента времени для этого вида мешающего воздействия Тм1, а по зависимости потерь распространении МС из-за рассеяния осадками находится значение процента времени Тм2.

По (3.8) определяется процент времени, в течение которого qм<qм доп при воздействии МС в плоскости большого круга Тп1=Тс+Тм1 и процент времени, в течение которого qм<qм доп при воздействии МС из-за рассеяния осадками Тп2=Тс+Тм2. Затем проводится следующий шаг итерации при большем значении dм. Максимальное расчетное значение dм, определяется опытным путем и должно иметь такое значение, чтобы при нем выполнялось условие Тп<<Тп доп. Результаты расчета показателей по соотношениям (3.8)-(3.12) сводятся в таблицу, по которой затем строятся графики Тп1=ζ[dм] и Тп2=ζ[dм]. Требуемый ЧТР определяется по этим графикам как dk=max{dk1,dk2}, где dk1- КР при воздействии МС в плоскости большого круга, определяемое по зависимости Тп1=ζ[dм] как dk1=dм при Тп1=Тп доп; dk2 - КР при воздействии МС из-за рассеяния осадками, определяемое по зависимости Тп2=ζ[dм] как dk2=dм при Тп2=Тп доп.

 

На рис. 3.1 в качестве иллюстрации приведены зависимости обобщенных потерь распространения МС для механизмов распространения в плоскости большого круга, а на рис. 3.2 - зависимости потерь распространения МС из-за рассеяния осадками на сухопутной трассе распространения МС на частоте 11 ГГц для среднемесячных процентов времени Тм, рассчитанные на основании зависимости потерь распространения МС для среднегодовых процентов времени, приведенных в [35, 36-41].

В случае воздействия одного МС на прием аналогового ПС процент времени Тп доп (Р п доп) определяется на основании обобщенной функциональной зависимости:

Рп = ψ[qш, qм], (3.13)

в которой qш – отношение сигнал-шум (ОСШ) на входе приемника (дБ); qм - результирующее ОСП на входе приемника (дБ), определяемое в общем случае воздействия нескольких МС соотношением (3.5).

 

 

Рис. 3.1. Зависимость обобщенных потерь распространения мешающего радиосигнала Lм от процента времени Тм на сухопутной трассе распространения на частоте 11 ГГц для малых процентов времени (а) и для больших процентов времени (б)

 

 

 

Рис. 3.2. Зависимость потерь распространения МС из-за рассеяния осадками от Тм в дождевой климатической зоне Е на частоте 11 ГГц

 

 

В (3.13) величина qш определяется соотношением

qш = рс вх – рш вх, (3.14) где рс вх – уровень ПС на входе приемника станции-реципиента, дБВт; рш вх – уровень теплового шума (ТШ) на входе приемника станции-реципиента, дБВт, рассчитываемый по формуле

рш вх= 10lg(k Б TшПш), (3.15)

в которой k Б – константа Больцмана: k Б =1,38∙10-23Вт/(К∙Гц); Tш – эквивалентная шумовая температура приемника станции-реципиента, К; Пш – шумовая полоса радиотракта (Гц) приемника станции-реципиента, определяемая полосой пропускания его УПЧ.

Соотношение (3.23) для определения процента времени Тп (Рп доп) целесообразно представить в виде:

qш = qш0 - Lc, (3.16) где: qш0 = рис + ga пр - рш вх, (3.17) здесь: ри с – ЭИИМ передающей станции ПС, дБВт; ga пр - коэффициент усиления антенны станции-реципиента в направлении прихода ПС, дБ.

С учетом (3.10 и (3.17) функциональная зависимость (3.14) может быть записана в виде

Рп =ψ[Lc, Lм]. (3.18) Тогда процент времени Тп(Рп доп) может быть записан по аналогии с (3.09):

Тп(Рп доп)=Тс(Lс доп)+Тм(Lм доп), (3.19) где Lс доп = [Рп доп, Lм=Lм мед), где -- функция, обратная (3.19) относительно Lс при подстановке в нее Рп=Рп доп и Lм=Lм мед; Lм доп = [Рп доп, Lс=Lс мед]), где функция, обратная (3.19) относительно Lм при подстановке в нее Рп=Рп доп и Lс=Lс мед.

 

Определение ЧТР при одновременном воздействии нескольких МС на практике производится в предположении статистической независимости ПС и МС на основе соотношения

Тп(Рпдоп) = Тп i(Рпдоп), (3.20) в котором Тпi(Рп доп) – значение процента времени Тп при Рп=Рп доп, определяемое влиянием только i-го МС, которое рассчитывается по соотношению, аналогичному (3.19):

Тп i (Рп доп) =Тс(Lс доп) + Тм i (Lм i доп), в котором Тм i(Lм i доп) – значение процента времени, в течение которого потери распространения i-го МС ниже Lм i доп; Lм i доп = [Рп доп, Lс=Lс мед]), где - функция, обратная (3.18) относительно Lм при подстановке в нее Рп=Рп доп и Lс=Lс мед.

В [10] приведены основанные на базе данной обобщенной методики анализа ЭМС систем радиосвязи методики и примеры расчета характеристик ЭМС аналоговых и цифровых, наземных и спутниковых систем радиосвязи, а также методика координации спутниковых систем связи и пример расчета плотности потока мощности радиосигнала передающей космической станции у поверхности Земли.

***

Глава 4. Характеристики и параметры радиопередающих устройств, влияющие на ЭМС РЭС, и их нормирование

 

В общем случае в спектре излучения радиопередающего устройства (РПДУ) присутствует как основное, так и нежелательное излучение. Для прогноза непреднамеренных помех, создаваемых РПДУ рецепторам помех, необходимо знать параметры этих излучений. Их классификация представлена на рис.4.1.

В излучениях передатчиков МС различают основной и неосновные каналы излучения. Неосновное излучение передатчиков лежит за пределами отводимого для основного (рабочего) излучения участка радиочастотного спектра Вн. При этом различают неосновное внеполосное излучение, спектр которого примыкает к частотам основного излучения, и неосновное побочное излучение на гармониках, субгармониках, комбинационных и интермодуляционных частотах, которые удалены от полосы частот основного излучения Вн.

Также следует учитывать поляризационные свойства МС, которые могут отличаться от поляризационных свойств полезного сигнала.

 

 

Рис. 4.1. Классификация непреднамеренных помех, создаваемых РПДУ

 

Примерное распределение спектральной плотности основного и различных нежелательных излучений радиопередающего устройства представлено на рисунке 4.2:

Рис. 4.2. Вид спектрограммы излучений радиопередающего устройства

1 – основное излучение; 2 – внеполосное излучение; 3 – излучение на гармониках; 4 – излучение на субгармониках; 5 – комбинационное излучение; 6 – интермодуляционное излучение; 7 – паразитное излучение; 8 – шумовое излучение.

Основное излучение занимает некоторую необходимую полосу частот В _н, предназначенную для передачи полезного радиосигнала. Все другие (неосновные) излучения, расположенные за пределами основного (рабочего) участка радиочастотного спектра В _н являются нежелательными. Эти излучения подразделяются на внеполосное, побочные и шумовые. Спектр внеполосного излучения непосредственно примыкает к необходимой полосе частот справа и слева. Спектры побочных излучений на гармониках, субгармониках, комбинационных частотах, паразитных и интермодуляционных колебаний удалены от частоты основного излучения. Шумовое излучение занимает широкую полосу частот.

Необходимая полоса частот (В _н) – это минимальная ширина полосы частот, обеспечивающая передачу данного сообщения с требуемой скоростью и качеством.

Нормы на необходимую ширину полосы частот для различных типов сообщений и видов модуляции приводятся в Регламенте радиосвязи (РР) РФ. Также этот параметр может определятся расчетным путем по формулам, приведенным в РР. Например, в простейшем случае при амплитудной модуляции несущей аналоговым сигналом телефонии необходимая ширина полосы радиоизлучения определяется выражением:

Bн = 2Fв,

где Fв – верхняя граничная частота модулирующего сигнала.

 

Кроме того, в теории ЭМС используется понятие ширины присвоенной полосы частот В_п, которая помимо необходимой полосы частот учитывает еще и нестабильность несущей частоты радиопередающего устройства:

Вп = Вн +2 Δ f _доп ,

где Δ f _доп – максимально допустимая величина отклонения несущей частоты радиопередающего устройства от ее номинального значения. Эта величина определяется долговременной нестабильностью частоты передатчика. Она устанавливается с учетом норм РР для конкретной радиослужбы, диапазона частот и средней мощности радиопередающего устройства.

Внеполосное излучение - нежелательное радиоизлучение, являющееся, как и основное, результатом модуляции несущей частоты (f _o) передаваемым сообщением. Причины появления внеполосного излучения следующие:

- чрезмерно большая амплитуда модулирующего сигнала;

- недостаточный коэффициент прямоугольности АЧХ фильтра на выходе радиопередающем устройства;

- наличие неравномерности АЧХ и нелинейности ФЧХ тракта передатчика;

На практике важно также иметь информацию о форме огибающей спектра и о скорости убывания спектральных составляющих внеполосного излучения за пределами необходимой полосы частот. С этой целью вводится понятие ширины полосы частот на уровне - Х дБ (В_х) относительно уровня основного излучения, принятого за 0 дБ (см. рис. 6).

За пределами полосы В _х интенсивность любых спектральных составляющих или спектральная плотность мощности внеполосного излучения ослаблена относительно уровня основного излучения не менее, чем на Х дБ. Обычно за нижний уровень измеряемой мощности принимается уровень, расположенный на 60 дБ (Х = - 60 дБ) ниже уровня основного излучения. Использование нескольких измерительных уровней (Х = - 30, - 40, -50 и т.д.) позволяет контролировать форму и скорость убывания внеполосного излучения.

Контроль и нормирование внеполосного излучения осуществляется с помощью контрольной ширины полосы частот излучения (В _к), за нижним и верхним пределами которой любая спектральная составляющая ослаблена на 30 дБ (в 1000 раз по мощности) и более по отношению к максимальному значению спектральной плотности мощности. Значение контрольной ширины полосы частот используется при распределении и присвоении номинальных частот РЭС и при расчетах частотного разноса между соседними РЭС.

 

Рис. 4.3. Ограничительная линия спектра

 

Линия, проходящая через допустимые значения уровней Х излучения называется ограничительной (уровни 0, -30, - Х, -60 дБ). Она определяет верхнюю границу максимально допустимых значений составляющих спектра внеполосного излучения. Огибающая реального спектра мощности излучения не выходит за пределы установленной ограничительной линии.

 

Значения ширины полос частот (В _н , В _к, В _х, В _зн) нормированы для различных классов излучения. При этом измеренные значения контрольной ширины полосы частот В _ки внеполосных излучений В _х не должны более чем на 20% превышать нормируемые значения. Наличие норм позволяет строить модели ограничительной линии путем кусочно-линейной аппроксимации (см. рис.4.3). В таблице 4.1 приведен пример норм на ширину полосы частот и внеполосные радиоизлучения для радиопередатчика фиксированной службы.

 

Таблица 4.1.

Вид сигнала	Формулы для расчета полос частот
Необходимая ширина полосы частот В н, Гц	Контрольная ширина полосы частот В к, Гц	Внеполосные радиоизлучения
На уровне - Х дБ	Ширина полосы В х, Гц
Телефония, одна боковая полоса, подавленная несущая	В н = (F в – F н )	В к= 1,15 В н		1,15 В н = В к 1,25 В н =1,09 В к 1,6 В н = 1,39 В к 2,9 В н = 2,52 В к 5,4 В н = 4,7 В к

 

Побочные излучения – нежелательные радиоизлучения, возникающие в результате любых нелинейных процессов в тракте формирования высокочастотного сигнала РПДУ. К ним относятся следующие:

- излучение на гармониках;

- излучение на субгармониках;

- комбинационное излучение;

- интермодуляционное излучение;

- паразитное излучение.

Их интенсивность зависит от диапазона рабочих частот передатчика, типа и режима работы активных элементов и др. Уровень побочных излучений РПДУ определяется по отношению к основному излучению в дБ и должен соответствовать нормам РР и другим нормативным документам.

 

Радиоизлучение на гармониках.

Радиоизлучение на гармониках - это побочное излучение на частотах f _n, в целое число раз больших частоты f _o основного излучения: f _n = n f _о, n = 2, 3, 4…. Допустимое среднее значение уровня мощности излучения на частоте n-ой гармоники определяется формулой:

Pг(fn) = Po(fo) + Vг lg(f n) +Aг, n ≥ 2, дБВт (2.11)

где Р_о(f_o) – уровень средней мощности основного излучения, дБВт;

V_г – коэффициент, характеризующий скорость убывания спектра, дБ/дек;

А _г – ослабление излучения на гармонике по отношению к основному, дБ.

Коэффициенты V _г и А _г определяются из таблицы 4.2

Таблица 4.2

Диапазон частот, МГц	V г, дБ/дек	А г, дБ
Менее 30	-70	-20
30…300	-80	-30
Более 300	-60	-40

 

На рис. 4.4 представлены рекомендованные нормы на допустимые уровни радиоизлучений на гармониках в зависимости от средней мощности основного излучения Р _о в диапазоне частот 10 кГц…960 МГц.

 

Рис. 4.4 Рекомендованные МСЭ нормы на допустимые уровни радиоизлучений на гармониках в зависимости от средней мощности основного излучения Р _о в диапазоне частот 10 кГц…960 МГц. А в др диап??

 

1 – диапазон 10 кГц…30 МГц; 2 – диапазон 30 …235 МГц; 3 – диапазон 235 …960 МГц;

 

Радиоизлучение на субгармониках.

Радиоизлучение на субгармониках – это излучение на частотах f _сг, в целое число раз меньших частоты f _o основного излучения: f _сг = f _о / n, n =2, 3, 4…. Оценку уровня мощности излучения на субгармониках в диапазонах частот, указанных в табл. 2 можно осуществлять по формуле (2.11) с использованием следующих значений: V _сг = - 20 дБ/дек; А _г = - 80 дБ.

 

Комбинационное излучение.

Комбинационное излучение – это побочное излучение на комбинационных составляющих f _к = pf ₁ ± qf ₂ ± mf ₃ (p, q,m =1, 2, 3 …), f ₁, f ₂, f ₃ – частоты синтезатора частот передатчика. Оценку допустимого уровня средней мощности комбинационного излучения можно осуществлять по формуле:

, (2.12)

 

где f _к – частота комбинационного излучения;

V _к – коэффициент, характеризующий скорость убывания спектра, дБ/дек;

А _к – ослабление комбинационного излучения, дБ.

 

Например, для коротковолновых передатчиков при 1,001 < f _к/ f _o <1,1 V _к = -160 дБ/дек, А _к = -39 дБ. Уровни комбинационных излучений обычно меньше уровней излучения на гармониках.

 

Паразитное излучение.

Паразитным излучением называется побочное радиоизлучение, возникающее в результате самовозбуждения радиопередатчика из-за паразитных связей в его каскадах в случае выполнения условий самовозбуждения на частотах, определяемых параметрами цепи паразитной связи.

Паразитное излучение может возникать на частотах как ниже, так и выше частоты основного излучения. Их особенностью является отсутствие кратности частоте основного радиоколебания. Мощность и значение частоты паразитного излучения трудно прогнозируемы.

 

Уровни побочных радиоизлучений нормируются РР и другими нормативными документами [6,11]. В качестве примера в таблице 4.3 приведены нормы на побочное излучение, установленные в зависимости от мощности РПДУ и диапазона рабочих частот. Эти нормы должны выполняться для любой из рассмотренных выше составляющих побочного излучения.

 

Таблица 4.Пр. 3. Нормы на побочное излучение, установленные в зависимости от мощности передатчика и диапазона рабочих частот.

Полоса частот	Средняя мощность	Нормируемые уровни побочных излучений
9 кГц … 30 МГц 30 … 235 МГц	25 Вт и менее	- 40 дБ; 50 мВт
Более 25 Вт	- 60 дБ; 1 мВт
235 … 960 МГц	25 Вт и менее	- 40 дБ; 25 мкВт
Более 25 Вт	- 60 дБ; 25 мВт
960 МГц … 17,7 ГГц	10 Вт и менее	100 мкВт
Более 10 Вт	- 50 дБ; 100 мкВт

 

Шумовое излучение.

Шумовым излучением называется нежелательное радиоизлучение, обусловленное шумами элементов РПДУ и паразитной модуляцией несущего колебания шумовыми процессами [1]. Шумовое излучение характеризуется спектральной плотностью мощности и шириной занимаемой полосы частот. Интенсивность шумовых излучений зависит от схемы РПДУ, его назначения, диапазона частот применяемой элементной базы и отстройки ∆f от частоты f _o основного излучения и определяется следующей формулой:

 

(2.13)

где Р _ш(Δ f) – уровень мощности шумового излучения при отстройке на Δ f от частоты основного излучения, дБВт;

V _ш – коэффициент, характеризующий скорость убывания уровня шумового излучения, дБ/дек;

А _ш – ослабление мощности шумового излучения в занимаемой полосе В _зн относительно основного, дБ.

Для широко- и узкодиапазонных передатчиков коэффициент V _ш равен -3 и -15 дБ/дек соответственно, а А _ш = -60…-80 дБ.

Поскольку в основной полосе частот уровень тепловых шумов на 60…80 дБ ниже уровня основного излучения РПДУ эти шумы не влияют на качество принимаемого сигнала. Однако за пределами этой полосы шумовое излучение РПДУ может создавать заметные помехи близко расположенным приемным устройствам других РЭС, работающих в соседних частотных каналах [1].

Интермодуляционное излучение Интермодуляционным излучением называется побочное излучение передатчика, возникающее в результате воздействия на нелинейные элементы его ВЧ тракта генерируемых им колебаний и внешнего электромагнитного поля от других радиопередатчиков. Такая ситуация возникает при работе нескольких РПДУ на общую антенну или при достаточно близком расположении антенн соседних радиостанций на ограниченной территории: на самолетах, кораблях, стационарных и передвижных радиокомплексах различного назначения и т.п.). Возможны две причины возникновения интермодуляционных излучений РПДУ:

1/ воздействие МС на оконечный каскад передатчика и совместное усиление его вместе с ПС;

2/ МС изменяет во времени параметры активного элемента ВЧ тракта, что порождает модуляцию ПС по закону, зависящему от МС, c появлением в спектре выходного сигнала интермодуляционных составляющих на частотах fинт = pfпс ±nfмс (p,n = ± 1,2,3…). Наиболее опасны интермодуляционные составляющие 3-го порядка вида 2fпс – fмс или 2fмс – fпс, которые могут попасть в полосу пропускания выходного каскада РПДУ. Мощность излучения продуктов интермодуляции на выходе РПДУ зависит от мощностей взаимодействующих передатчиков, развязки (переходного затухания) между антеннами этих РПДУ, частотной избирательности выходных цепей РПДУ и антенны.

Основной мерой по уменьшению уровня интермодуляционных излучений является улучшение качества частотной фильтрации и повышение развязки антенн взаимодействующих РПДУ.