Variant_41_Syaglo
.pdfВариант 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