Variant_41_Syaglo

Вариант 41

Определить минимальный территориальный или частотный разнос между передающим и приемным устройствами (принадлежат различным радиотехническим системам), обеспечивающие беспомеховую работу приемного устройства. Критерий отсутствия помехового воздействия – уровень помехи приведенный ко входу приемного устройства на 6 дБ ниже уровня собственного шума.

Модель распространения радиоволн – распространение вдоль идеальной плоской отражающей поверхности.

В процессе выполнения работы обязательно построить зависимость нормированной частотной избирательности линейного тракта приемного устройства и частотную зависимость коэффициента ослабления помехового воздействия в линейной части приемного устройства.

Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

						Параметры спектральной мас-
	dBm,передатчикаМощность	усиленияКоэффициент dBd,антенныпередающей	усиленияКоэффициент dBi,антенныприемной	приемногошумаКоэффициент dB,устройства	частотнойХарактеристика линейногоизбирательности устройстваприемноготракта	ки излучения			территориальСуществующийразносчастотный/ный	приемной/пердающейВысота м,антенны	МГц,частотДиапазон
						передающего
						устройства
					Тип 1	S0= 10 dBm/Hz, S1= -10 dBm/Hz,
	30	20	3	1	(n = 8,	S2= -30 dBm/Hz,			5 МГц	30/15	300
					F = 3 МГц)	f1	= 0,5	МГц, f2 = 0,7 МГц,
						f3	= 1,5	МГц, f4 = 2,5 МГц

Рисунок 1 – Ненормированная спектральная маска (плотность) излучения

2

Ненормированная характеристика частотной избирательности линейного тракта приемного устройства (тип 1)

					n
			1
	K f 10lg				, дБ.
		2 f 2
	1
			F

Решение:

Уравнение электромагнитной совместимости (ЭМС) устанавливает взаимосвязь энергетических, частотных и пространственных параметров радиоэлектронных средств (РЭС) полезного сигнала (рецептора радиопомех) и РЭС мешающих сигналов (источников непреднамеренных радиопомех), при которых обеспечивается требуемое качество функционирования. Обычно уравнение ЭМС составляют для «дуэльной» ситуации, когда оценка ЭМС производится для двух РЭС, одно из которых рассматривается в качестве приемника полезного сигнала, а второе РЭС является источником непреднамеренных радиопомех.

РМИН – РОI = А,

(1)

где Рмин – чувствительность радиоприемника (рецептора радиопомех) [дБВт]; А – защитное отношение для приемника в совмещенном канале [дБ]; РОI – мощность радиопомехи на входе приемника [дБВт];

РОI = РРПД + GРПД( РПМ) + GРПМ( РПД) + N( f) – L(R),

где РРПД – мощность радиопередатчика источника радиопомех [дБВт];

GРПД( РПМ) –коэффициент усиления антенны источника помех направлении на приемник

[дБи];

GРПМ( РПД) – коэффициент усиления антенны приемника в направлении на источник помех [дБи];

N( f) – ослабление радиопомехи в линейном тракте приемника [дБ];

f = fРПД – fРПМ – частотная расстройка источника помех и приемника [МГц];

L(R) – потери на трассе распространения сигналов от передатчика (в данном случае источника радиопомех) к приемнику (рецептору радиопомех) [дБ];

R – расстояние между конфликтующими РЭС.

В ходе оценки ЭМС необходимо определить требуемые удаления потенциально не совместимых радиопередающих и радиоприемных средств при различных (заданных) частотных расстройках (и при различных вариантах взаимной ориентации их антенн). Полученные результаты для наземных РЭС с учетом принятой модели распространения радиоволн и без учета влияния рельефа местности представляют собой оценку сверху требуемых территориальных разносов.

Порядок определения требуемого территориального разноса при существующем (заданном) частотном разносе конфликтующих РЭС:

1. Определяем чувствительность радиоприемника (рецептора радиопомех)

Pмин kТ0Кш Fэф ,

где k = 1,38 10-23 Дж/град – постоянная Больцмана; Т0 = 293 К – стандартная комнатная температура; Кш – коэффициент шума приемника;

Fэф – эффективная полоса пропускания приемника.

Эффективную полосу пропускания приемника найдем из соотношения

3

K 0 Fэф K f df :

																			8
														1
																			df
														2f		2
									K f df
												1
														3 10	6
							F													1 МГц.
									K 0										8
							эф
														1
														2 0			2
												1
														3 10	6
P		kТ		К		ш	F	= 1,38 10-23 293 1,259 1 106									5,025 10-15 Вт (-143 дБВт),
	мин		0				эф
	Кш дБ			1
где Кш 10		10	10		10	1,259.
2. Определяем уровень помехи на входе рецептора без учета потерь на трассе распро-

странения сигналов от передатчика (в данном случае источника радиопомех) к приемнику (рецептору радиопомех)

										POI PРПДGРПДGРПМN f 200 N f ,
	PРПД дБм									30
где P 10			10		10 3 10						10	10 3 1 Вт;
РПД
		GРПД дБ				20
GРПД 10			10			10	10			100;
			GРПМ дБ			3
GРПМ 10			10			10		10		2.

Ослабление радиопомехи в линейном тракте приемника N( f) с учетом характеристика частотной избирательности линейного тракта рецептора и формы спектральной маски излучения определяется интегралом

н

н

N

f

f

K

S

f f df ,

где Sн f

S f

– нормированная спектральная плотность излучения [1/Гц];

н

S

f df

K f

K f

– нормированная характеристика частотной избирательности приемного

K 0

н

устройства.

Опишем спектральную плотность мощности помехового воздействия (рис. 1):

4

												S2 S1									f f					S ,	если 2 f			f f				;
																								3					4				3
							f								f											1
														4				3
										S1,																	если f3			f f2;
												S S									f f1 S0,
												1				0											если f2			f f1;
							f2 f1
																											если	f1			f f1;
					S(f)					S0,
												S S				0				f f1 S0,
												1															если	f1			f f2;
										f2 f1
										S ,																	если	f		2	f f	3	;
												1
												S2 S1								f f				S ,			если	f		f 2 f				,
																							3						3				4
										f4 f																1
	S0 дБм/Гц																3
					10 3		40						10 3
где S0 10			10			10			10							10 Вт/Гц;
		S1 дБм/Гц			10 3		20						10 3			10 1
S 10			10			10		10														Вт/Гц;
1			S2 дБм/Гц
					10 3		0						10 3			10 3
S2 10			10			10				10												Вт/Гц.

Таким образом, интегрирование следует выполнить на семи участках, пределы интегрирования от -2 f4 до +2 f4.

Расчеты выполним с помощью специализированного пакета компьютерной математики MATHCAD 14. При отсутствии территориального разноса при существующем частотном разносе (5 МГц) мощность помехи на входе рецептора: РОI 2,8 10-6 Вт (-55,6 дБВт). Графики нормированных спектральной маски излучения Sн(f), избирательности рецептора Kн(f) и частотной зависимости коэффициента ослабления помехового воздействия Sн(f)Kн(f) представлены на рисунке 2.

Таким образом, для исходных данных, приведенных в условии задачи, уравнение ЭМС РЭС (1) не выполняется и территориальный разнос РЭС требуется.

График зависимости коэффициента ослабления от частотного разноса представлен на рисунке 3.

3. Определяем уровень помехи на входе рецептора с учетом потерь на трассе распространения сигналов от передатчика к приемнику

POI PРПДGРПДGРПМN f L R 1 2,8 10 6 L R 1 .

Потери распространения для данной модели распространения радиоволн с учетом отражения от Земли (считается плоской и зеркально отражающей) как отношение мощности передатчика к мощности на входе приемника при условии отсутствия потерь в антеннофидерном тракте и изотропных передающей и приемной антеннах

				L	PРПД Вт			R4
					PРПМ Вт			hTX2 hRX2
или в децибелах				R4[км] 103 4
	R4
L дБ 10lg			10lg			120 40lg(R[км]) 20lg(hТХ) 20lg(hRX).
	2 2			2 2
hTXhRX				hTXhRX

5

Sн(f), дБм/Гц

20

40

60

f, МГц

80

	20	10	0	10	20
	Kн(f), дБ
	20			frazn
	0
	20
	40
	60
	80				f, МГц
		10	0	10	20
	20

Sн(f)Kн(f), дБм/Гц

85

90

95

f, МГц

100 20 10 0 10 20

Рисунок 2 – Графики нормированных спектральной маски излучения Sн(f), избирательности рецептора Kн(f) и частотной зависимости коэффициента ослабления помехового воздействия Sн(f)Kн(f)

6

50			N(fразн), дБ
0
50
100
150	10	5	0	5	10	fразн, МГц
15						15
Рисунок 3 – График зависимости коэффициента ослабления от частотного разноса

	Р0I, Вт
	8 10 15		R
	6 10 15
				Psh
	4 10 15
	2 10 15
				Ppor
	0			R, км
		4	5	6
	3

Рисунок 4 – График зависимости уровня помехового сигнала на входе приемника от расстояния между приемником и передатчиком

На графиках представлены уровни РМИН и РПОР = РМИН/А, где А = 4 (6 дБ).

4. Определяем по графикам (см. рис. 4) минимальный территориальный разнос, обеспечивающий беспомеховую работу приемного устройства, в соответствии с уравнением

ЭМС РЭС (1): Rмин = R = 4,6 км.

Если полученное значение требуемого территориального разноса окажется больше ожидаемого, то может потребоваться введение дополнительных ограничений на мощность излучения, дополнительный частотный разнос и (или) пространственную ориентацию и высоту расположения антенн РЭС.

7

Таким образом, при существующем (заданном) частотном разносе между передающим и приемным устройствами (принадлежат различным радиотехническим системам) минимальный территориальный разнос, обеспечивающий беспомеховую работу приемного устройства составляет 4,6 км. Критерий отсутствия помехового воздействия – уровень помехи приведенный ко входу приемного устройства на 6 дБ ниже уровня собственного шума.

8

ЛИТЕРАТУРА

1.Листопад Н.И., Козел В.М., Горбачев К.Л., Ковалев К.А. Системы и сети цифровой радиосвязи: учеб. пособие. – Минск: «Изд-во Гревцова», 2009. – 200 с.

2.ГОСТ 24375-80 «РАДИОСВЯЗЬ. Термины и определения».

3.Горбачев К.Л., Рощупкин А.В. Радиоприемные устройства: термины, параметры, электромагнитная совместимость: Методическое пособие по курсу «Радиоприемные устрой-

ства». – Мн. БГУИР, 1997. – 76 с.

4.Радиотехнические системы передачи информации: Учеб. пособие для вузов / В.А. Борисов и др.; Под ред. В.В.Калмыкова. – М.: Радио и связь, 1990. – 304 с.

5.Козел В.М., Горбачев К.Л.. Рощупкин А.В. Системы мобильной радиосвязи. Определение зоны обслуживания системы мобильной радиосвязи: Учеб. пособие по курсу «Системы мобильной радиосвязи» для студентов специальности «Радиотехника». – Мн.: БГУИР, 2000. – 51 с.

6.Горбачев К.Л., Козел В.М., Рощупкин А.В. Основы теории трафика систем подвижной связи. Учеб. пособие по курсу «Системы мобильной радиосвязи». – Мн.: БГУИР, 1999. – 32 с.

7.Горбачев К.Л., Козел В.М., Рощупкин А.В. Системы персонального радиовызова: Учеб. пособие по курсу «Системы мобильной радиосвязи». – Мн.: БГУИР, 2001. – 46 с.

	Дополнительные источники информации
1.www.etsi.org	6. www.eriksson.com
2.www.gsmmou.com	7. www.qualcomm.com
3.www.tetramou.com	8. www.globalstar.com
4.www.motorola.com	9. www.rfglobalnet.com
5.www.nokia.com

9