Диссертация (1137272), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Процедура синтеза закона распределения суммарного тока парциальных излучателей вдоль линейки излучателей по заданной форме амплитудной ДН совпадает с представленной выше, но дополняется расчетом числа излучателей и учитывает другое соотношение для ДН парциального тока.С учетом наличия экрана, уменьшающего излучение в обратном направлении, опасность появления дополнительных главных лепестков или значительного роста далеких боковых лепестков диаграмм направленности практически отсутствует.Предложенное решение, связанное с синтезом ДН антенн базовых станций, учитывающее профиль подстилающей трассы (рисунок 3.2) позволяет исключить противоречие и обеспечить оптимальные условия связи по доступу инадежности во всей расчетной зоне обслуживания.
Имеется возможность увеличения длины антенны для увеличения ее коэффициента усиления при одновременном обеспечении равномерности покрытия всей зоны обслуживания.Полученные соотношения учитывают совпадение фазовых центров излучаемых радиоволн, создаваемых отдельными парциальными токами. При разносе фазовых центров парциальных токов на расстояния, превышающие λ/2, в110выражении для суммарной ДН появляются дополнительные сомножители, учитывающие интерференцию волн отдельных парциальных излучателей, что усложняет процедуру синтеза.Рассмотренные процедуры синтеза линейного излучателя не учитываютинтерференции прямой и отраженных волн, многослойность структуры и неровность границы подстилающей поверхности, дифракционные эффекты напрепятствиях, но, тем не менее, позволяют существенно улучшить качество покрытия зоны обслуживания.Рисунок 3.2 – Виды профиля подстилающей поверхности загородных трассВведение учета перечисленных факторов значительно усложняет процедуры синтеза и их целесообразно вводить на этапах оптимизации при наличиипервичного решения задачи синтеза, когда уже определена ДН синтезированной антенны.
Отметим, что при этом возникает возможность при использова-111нии методов, рассмотренных в 1 и 2 главах получить более точное решение дляэлектромагнитного поля, создаваемого передающей антенной при учете всехназванных факторов и возможность оптимизации его структуры за счет изменения исходных данных, например за счет смещения местоположения мачтыпередающей антенны или за счет регулирования высоты подвеса передающейантенны.Достоинством рассмотренных методик проектирования антенн являетсясущественное повышение амплитуды прямой волны вблизи от абонента, находящегося в зоне обслуживания. При этом также необходимо отметить, что назагородных трассах беспроводной радиосвязи расстояние между абонентом ибазовой станцией существенно превышает аналогичные расстояния в городскихусловиях [91, с.154-158].
Это приводит к значительной разности расстояний,проходимых прямой волной и отраженными и рассеянными волнами, и к значительным временным сдвигам между принимаемыми сигналами, создаваемыми за счет этих волн. Это позволяет при корреляционной обработке значительно уменьшить влияние эхо сигналов, создаваемых отраженными волнами, накачество приема сигналов. Кроме того, в загородных условиях число доступных для связи базовых станций сильно ограничено, что также приводит куменьшению влияния помеховых сигналов.3.4.
Разработка конструкций антенных устройств для загородных трассПрименяемые методы проектирования систем беспроводной радиосвязине позволяют создавать антенны с синтезированными ДН, показанными на рисунке 3.3 [92, 225-227; 93, с.234-235; 94, с.252-256]. Это связано с необходимостью обеспечения более сложных видов распределения излучающего тока. Длярешения этой задачи разработан ряд новых конструкций антенных устройствсистем беспроводной связи для загородных трасс. Необходимо отметить, чтопри проектировании существующих антенн приходится сталкиваться с противоречиями, связанными с необходимостью обеспечения большого коэффициента усиления антенн базовых станция для обеспечения связи на больших дально-112стях на границе зоны обслуживания и с необходимостью обеспечения связи впределах всей зоны обслуживания.Рисунок 3.3 – Виды ДН базовых станций в полярных координатах,обеспечивающих постоянство плотности мощности у абонента при разныхвидах геометрии подстилающих трасс поверхности загородных трассПервое требование приводит к необходимости сужения диаграмм направленности антенн базовой станции или ретранслятора в вертикальной плоскости и к увеличению длины антенн, а второе требование приводит к необхо-113димости расширения главного лепестка ДН базовой станции и к уменьшениюдлины применяемых антенн.Применение компромиссных решений приводит к уменьшению радиусазоны обслуживания связи и к экономическим затратам при строительстве системы беспроводной радиосвязи и, одновременно, к появлению слепых участковв пределах зоны обслуживания, в которых радиосвязь затруднена или недоступна.Рисунок 3.4 – Конструктивные варианты построения антеннПредложенное решение проблемы, связанное с синтезом ДН антенн базовых станций, учитывающее профиль подстилающей трассы (рисунок 3.2) позволяет исключить противоречие и обеспечить оптимальные условия связи подоступу и надежности во всей расчетной зоне обслуживания.
Имеется возможность прибавления длины антенны для увеличения ее коэффициента усиленияпри одновременном обеспечении равномерности покрытия всей зоны обслуживания. Конструктивные варианты разработанных антенн схематично показанына рис. 3.4.114Выводы по главе 31. Установлено, что проектирование радиосистем связи с радиолиниями назагородных трассах является сложной задачей из-за противоречивых воздействий факторов, связанных с экономическими затратами на создание и обслуживание радиолиний и с задачами обеспечения их качества и надежности работы.2.
В качестве антенн базовых станций радиосистем связи на загородныхтрассах обычно применяются панельные антенны3. Для повышения эффективности работы радиолиний на загородных трассах с учетом профиля трассы, препятствий и растительности необходимо применение антенн, ДН которых может быть адаптирована к условиям распространения сигнала на трассе.115Глава 4. Радиосистемы и устройства связи с интеллектуальнымиантеннами и АФАР и малыми нелинейными искажениями4.1. Принципы и проблемы функционирования радиосистем иустройств связи с малыми нелинейными искажениями сигналовСовременные многоканальные и, как правило, цифровые радиосистемы иустройства связи спутниковых и космических объектов, самолетов, а такжесистемы подвижных радиосетей, работающих в сложных загородных рельефных условиях являются важнейшим средством передачи информации регионального и местного характера.Основным преимуществом подвижной радиосвязи является ее мобильность, способность передавать информацию различного характера в движении,не ограничивая свободу действий платформ, на которых установлена радиостанция [1, с.234-256; 8, с.456-468; 13, с.
123-145]. Поэтому потребность в такихсредствах связи и специализированных антенных устройствах для сложныхтрасс в последние годы постоянно возрастает.Развитие и увеличение количества радиосистем связи ведут к постоянному усложнению сигнально-помеховой обстановки на входах приемных устройств и к обострению проблемы помехоустойчивости.С проблемами помехоустойчивости, энергетической и спектральной эффективности тесно связаны задачи увеличения пропускной способности иобеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) отмеченных радиосистем и устройств и их составляющих – базовых станций и ретрансляторов радиорелейных линий связи.Требования к повышению эффективности и увеличении пропускной способности радиосистем связи с малыми нелинейными искажениями длязагородных и горных трасс противоречивы, так как можно повысить помехоустойчивость в ущерб пропускной способности и наоборот.
Дело в том, что ра-116диосистемы связи для загородных и горных трасс требуют специализированных антенн и мощных выходных усилителей многочастотных (групповых) сигналов.Применение радиосистем и устройств связи для загородных трасс и вгорной местности с малыми искажениями многочастотных сигналов при наличии многолучевости распространения, а также межсимвольной интерференции,выдвигают проблему применения интеллектуальных антенн и антенн типаАФАР с интегрированными в них малогабаритными интегральными СВЧусилителями. Это связано со спецификой нестандартных полей (впадин, ущелий, гор и т.д.) распространения радиоволн и необходимостью создания специфичных полей покрытия.Межсимвольные искажения.
Несмотря на то, что амплитуды гармонических составляющих в спектре последовательности прямоугольных импульсовуменьшаются с ростом частоты (см. рисунок 4.1, а), этот спад все же довольномедленный [1, с.234-256; 8, с.456-468; 13, с. 123-145].Наиболее неприятным результатом искажений импульсов в каналах связиРисунок 4.1 – Импульсы при межсимвольной интерференции:а – передаваемые; б – искаженные; в – восстановленные117является то, что в приемнике переходный процесс от одного импульса не завершается к моменту прихода следующего (рисунок 4.1).Импульсы на выходе канала накладываются друг на друга, искажаясь ещебольше.
Это большая проблема в радиосистемах загородной связи.Прямоугольный импульс (рисунок 4.1, а), поданный на вход канала связив результате искажений, обусловленных ограниченностью полосы пропусканияи межсимвольной интерференцией, может иметь на выходе амплитуду меньше,чем на входе, что уменьшает отсчетное значение, повышает чувствительностьпомехам и увеличивает вероятность ошибки в определении отсчетного уровня(рисунок 4.1, б) [1, с.234-256; 8, с.456-468; 13, с.
123-145]. Длительность выходного импульса приемника, оцениваемая на уровне половины максимальногозначения, также отклоняется от заданной величины (такие отклонения приводятк краевым искажениям принятого импульса, показанным на рисунке 4.1, в, –см. сдвиги восстановленного импульса на интервалы ∆t1 и ∆t2).Взаимные искажения, возникающие в результате наложения импульсов,называют межсимвольной интерференцией (МСИ). При приеме таких сигналовнеобходимо не только восстанавливать их форму, но и определять ихвременнόе положение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
