5.3 Принципы определения видов и значений критериев эмс для различных радиослужб

В общем случае при определении видов и значений критериев для различных радиослужб должны учитываться следующие особенности совместного использования полос частот радиослужбами:

- критерии ЭМС не должны затруднять развитие совмещаемых радиослужб, а должны быть основаны на компромиссе между максимально допустимым уровнем помех для каждой из этих служб и минимальной ЭИИМ, обеспечивающей заданное качество их работы;

- выбор критерия ЭМС должен учитывать особенности полезных сигналов конкретной радиослужбы. Например, в НФС и ФСС допускается относительно небольшая доля (10…20%) от полного допустимого уровня помех. В наземной радиовещательной службе и радиовещательной спутниковой службе в качестве критерия ЭМС используется отношение сигнал/помеха qм и процент превышения Тм этого значения. В других радиослужбах в качестве критерия ЭМС выбирается уровень мешающего сигнала на входе приемника РЭС, подвергающегося воздействию помехи, значение которого должно быть на 5…10 дБ ниже уровня полезного сигнала;

- при определении количественного значения критерия ЭМС необходимо исходить из максимального учета всех физических факторов, влияющих не данный критерий, в частности, неидеальность характеристик и параметров передающих и приемных устройств.

Таким образом, при выборе вида критерия ЭМС и определении его величины необходимо принимать во внимание соображения, обеспечивающие прежде всего компромисс между максимально допустимым уровнем помех для каждой из радиослужб и минимальной ЭИИМ, обеспечивающей заданное качество работы данного РЭС.

Глава 6. Определение норм частотно-территориальных разносов для различных радиослужб

6.1. Основные положения по определению норм чтр для различных систем радиосвязи

Одной из главных задач анализа ЭМС, рассмотренных в главе 1, является определение минимально допустимых территориальных разносов (ТР) потенциально независимых радиопередатчиков и радиоприемников совмещаемых радиослужб при различных частотных расстройках и при различных вариантах взаимной ориентации их антенн. Если реальное значение ТР больше требуемого (его называют координационным расстоянием), то считается, что условие ЭМС рассматриваемых РЭС выполняется. Из сказанного следует, что при планировании в определенном районе размещения совокупности радиопередатчиков и радиоприемников совмещаемых радиослужб (например, при проектировании радиорелейной линии и размещении новых земных станций в случае совместного использования ими полос частот) у проектировщиков есть возможность варьировать точки расположения соответствующих станций и используемые ими частоты. При этом должны обеспечиваться координационные расстояния между станциями. Следовательно, можно получить такие сочетания частот и территориальных разносов станций взаимодействующих систем, называемые частотно-территориальными разносами (ЧТР), при которых соблюдаются условия их ЭМС. Для различных вариантов взаимодействия радиослужб разработаны соответствующие нормы ЧТР, применение которых является одним из эффективных способов согласования условий ЭМС между взаимодействующими РЭС. Нормы ЧТР представляют собой совокупность взаимосвязанных значений координационного расстояния (КР), частотного разноса (ЧР) и углового разноса (УР), при которых обеспечивается ЭМС рассматриваемых РЭС. На основе норм ЧТР определяют конкретные рабочие частоты приемопередатчиков РЭС совмещаемых радиослужб 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, который отражает случайный характер замираний полезного и мешающего сигналов.

Так, критерий ЭМС в случае аналоговых радиосистем допускает превышение допустимого значения мощности помех на выходе системы Р_{п доп} в течение заданного процента времени Т_{п доп .} При этом условие выполнения ЭМС имеет вид:

Т_п (Р_{п доп}) ≤ Т_{п доп} , (6.1)

где Т_п (Р_{п доп}) - процент времени, в течение которого мощность помех на выходе системы Р_п ≥ Р_{п доп.}

Для некоторых служб в качестве критерия ЭМС используют защитное отношение q_{м доп} на входе приемника РЭС, подвергающегося воздействию помехи, ниже которого текущее значение отношения сигнал/помеха q_м может быть не более Т_{п доп} процентов времени месяца. В этом случае условие ЭМС, эквивалентное (6.1), имеет вид:

Т_п (q_{м доп}) ≤ Т_{п доп} , (6.2)

где Т_п (q_{м доп}) - значение интегральной функции распределения (ИФР) отношения сигнал/помеха q_м при условии q_м = q_{м доп}.

Иногда в качестве критерия ЭМС используется допустимое значение напряженности поля мешающего сигнала Е_{м доп} в точке размещения антенны РЭС, подвергающегося воздействию помехи. В этом случае условие ЭМС, эквивалентное (6.1), имеет вид:

Т_п (Е_{м доп}) ≤ Т_{п доп} , (6.3)

где Т_п (Е_{м доп}) - процент времени, в течение которого Е_м ≥ Е_{м доп} .

Также в качестве критерия ЭМС используется допустимое значение уровня мощности мешающего сигнала Р_{м доп} на входе приемника РЭС, подвергающегося воздействию помехи. В этом случае условие ЭМС, эквивалентное (6.1), имеет вид:

Т_п (Р_{м доп}) ≤ Т_{п доп} , (6.4)

где Т_п (Р_{м доп}) - процент времени, в течение которого мощность помех на входе приемника Р_м ≥ Р_{м доп.}

При этом конкретный расчет ЧТР связан с определением значения координационного расстояния R_к из выражения:

Р_{м доп} (Т_{п доп} ) = Z_м(α,φ) – а_м(R_к ,Т_{п доп}) , дБВт, (6.5)

где Z_м – обобщенный энергетический параметр мешающего сигнала, дБВт; а_м(R_к ,Т_{п доп}) – допустимые потери на трассе распространения мешающего сигнала при длине трассы R_м = R_к для Т_{п доп} процента времени.

Обобщенный энергетический параметр Z_м определяется по формуле:

Z_м(α,φ) = Р_пд + G_пд(α) + G_пр(φ) – а_{ф пд} - а_{ф пр} - В_п , дБВт, (6.6)

где Р_пд – уровень выходной мощности передатчика мешающего сигнала, дБВт; G_пд(α) – коэффициент усиления передающей антенны под углом α, дБ, где α – угол исхода мешающего сигнала между осью ДНА мешающего передатчика и направлением трассы распространения мешающего сигнала; G_пр(φ) – коэффициент усиления приемной антенны под углом φ, дБ, где угол φ – угол прихода мешающего сигнала между осью ДНА приемного РЭС и направлением трассы распространения мешающего сигнала; В_п – выигрыш за счет поляризационной развязки между полезным и мешающим сигналами, дБ; а_{ф пд} и а_{ф пр} - потери в передающем и приемном фидерном тракте соответственно, дБ.

При расчете норм ЧТР параметры углового разноса α и φ являются неизвестными, ввиду чего задаются несколькими вариантами взаимной ориентации антенн РЭС – источника помех и РЭС, подвергающегося воздействию помехи. При этом возможна следующая ориентация ДНА этих РЭС:

а) Г-Г – главные лепестки ДН антенн обеих РЭС направлены друг на друга. Такой вариант ориентации ДНА называют "дуэльной ситуацией", в этом случае α = 0 и φ = 0;

б) Г-Б – мешающая станция ориентирована своим главным лепестком на боковой лепесток ДНА станции, подвергающейся воздействию помех. В этом случае α = 0 и φ = φ₁, где φ₁ – угол, определяющий ориентацию первого бокового лепестка ДНА станции, подвергающейся воздействию помех.

в) Б-Г – мешающая станция ориентирована своим боковым лепестком на главный лепесток ДНА станции, подвергающейся воздействию помех. В этом случае α = α₁ и φ = 0, где α₁ – угол, определяющий ориентацию первого бокового лепестка ДНА станции – источника помех;

г) Б-Б – мешающая станция ориентирована своим боковым лепестком на боковой лепесток ДНА станции, подвергающейся воздействию помех. В этом случае α = α₁ и φ = φ_1.

Из выражения (6.5) находят координационные потери:

а_к = Z_м(α,φ) – Р_{м доп} (Т_{п доп} ) , дБВт , (6.7)

откуда можно найти координационное расстояние R_к:

R_к = ξ^-1(a_к, Т_{п доп}), м, (6.8)

где ξ^-1(a_к, Т_{п доп}) – функция, обратная функции а_м(R_к ,Т_{п доп}).

При использовании в качестве критерия ЭМС защитного отношения отношение сигнал/помеха на входе приемника РЭС, подвергающегося воздействию нескольких помех, можно найти следующим образом:

q_м = 10·ℓg(Q_мΣ), дБ, (6.9)

где Q_мΣ - результирующее отношение сигнал/помеха, определяемое соотношением:

, (6.10)

где Q_{м i} - отношение сигнал/помеха, определяемое i-м мешающим сигналом.

, (6.11)

где æ_ачх – коэффициент ослабления мощности мешающего сигнала АЧХ приемника, зависящий от формы АЧХ приемника РЭС, подвергающегося воздействию помех и частотной расстройки между полезным и мешающим сигналами; ΔV_с – глубина замираний полезного сигнала; ΔV_{м i} - глубина замираний i-го мешающего сигнала; V_{с мед} - медианное значение множителя ослабления полезного сигнала; V_{м мед i} - медианное значение множителя ослабления мешающего сигнала; Р_с0 - мощность полезного сигнала при его распространении в свободном пространстве; Р_{м0 i} - мощность i-го мешающего сигнала при его распространении в свободном пространстве.