Диссертация (1137272), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Чтобы искажения были малозаметны, граничное значение полосы должно быть во много раз больше значения, обратного длительности импульса. Однако реальные каналы имеют конечную полосу, что приводитк искажениям.Как правило, АФАР и интеллектуальные антенны содержат передающиетракты с мощными усилителями, имеющих ограниченные энергетические ресурсы при наличии многолучевости распространения. При этом на сложныхтрассах и в горной местности одной из наиболее серьезных и часто встречающихся проблем является пропадание сигнала или полное отсутствие связи в некоторых местах обслуживания.
Это естественно и допустимо, поскольку в таких местах ретрансляторы и БС, расположены существенно реже (обычно додесятков км), чем в городе. Прямое решение проблемы – увеличение мощностиантенн и подъем радиостанций на большую высоту, что не всегда выполнимо.118Решение поставленных задач непосредственно связано с разработкой антенн со специализированными ДН и обеспечением линейности мощных усилительных трактов группового сигнала. Важное значение имеет и анализ причинвозникновения помех и их влияния на помехоустойчивость в антенноволноводном и передающем сегментах радиосистем связи. Для этого необходимо разработать новые типы антенн: провести анализ методов и путей повышения качества их проектирования; применить новые методы численного анализа антенн.Эффективность работы радиосистем подвижной связи в значительноймере определяется не только флуктуационными шумами, но внутренними (аппаратурными, или внутрисистемными) помехами. Воздействие внутрисистемных помех приводит к существенному уменьшению рабочей полосы системы иснижению помехоустойчивости.К основным типам внутрисистемных помех относят интермодуляционные составляющие, возникающие в усилительных трактах приемо-передающихустройств.
ИМС являются наиболее трудно устранимыми искажениями. Приработе нескольких линий связи в общих полосах частот прием полезного сигнала каждой радиостанцией возможен при распределении диапазона частотмежду передатчиками по определенному плану; ограничении мощности передатчиков; координации взаимной ориентации антенн и расположения станцийна местности. Поэтому защита систем подвижной связи от влияния внутрисистемных помех (ЭМС) также является важной научно-технической задачей. Привыполнении этих условий обеспечивается и ЭМС между системами связи.При создании передатчиков используют твердотельную элементную базу,что имеет недостатки.
Это относится к ограничению максимальной мощностиСВЧ-транзисторов, обусловленному их известными физическими свойствами.Вместе с тем для увеличения информационных потоков на трассах с горнымландшафтом нужны передатчики все большей мощности, требующие высокойлинейности ПХ широкополосных МУМС и интегральных модулей со сложением мощностей.
Особенность работы МУМС тракта радиосистем связи с груп-119повыми сигналами состоит в том, что они одновременно усиливают сигналыразличной частоты и мощности.Проблема создания линейных МУМС – основная в радиосистемах передачи связи. МУМС должны обеспечивать минимальные уровни ИМС. НаличиеИМС приводит к таким негативным последствиям: снижению помехоустойчивости приемного тракта; уменьшению пропускной способности канала связииз-за возникающих на выходе передающих устройств внеполосных излучений;снижению выходной мощности на 2 дБ; уменьшению КПД на 5…10%; блокированию приемника и подавлению сильными сигналами слабых до 3…5 дБ; нелинейным искажениям амплитуды огибающей группового сигнала; увеличению на 5…10% амплитудно-фазовой конверсии (АФК); снижению коэффициента усиления МУМС и т.д.Увеличение коэффициента усиления каскада МУМС, например в 1,5 раза,позволяет повысить КПД всего усилителя почти на 40 %.
Также при групповомсигнале с непостоянной огибающей происходит преобразование амплитудноймодуляции (АМ) в паразитную амплитудно-фазовую (АМ/ФМ). Наиболее существенно уменьшают помехоустойчивость и энергетическую эффективностьрадиосистем связи ИМС 3-го и 5-го порядков – ИМС-3 и ИМС-5 [1, с.234-256;13, с. 123-145; 95, с.75-84; 96, с.230–238; 97, с.587–592; 98, с.364]. Повышениелинейности усилительных трактов способствует решению и проблемы ЭМСрадиосистем связи.
Для качественной работы мощность ИМС в многоканальных системах связи должна быть, как правило, ниже мощности сигналов на35…40 дБ. Значит линейность ПХ МУМС являются важными показателями работы радиосистем связи на трассах с горным ландшафтом.Причина нелинейных искажений многочастотного сигнала обусловленанелинейным характером процесса взаимодействия потока носителей заряда вусилительном приборе и электромагнитного поля. Внешним его проявлением вбиполярных и полевых транзисторах, является нелинейность ПХ и зависимостьфазы сигнала от амплитуды – неравномерность ФАХ, т.е. наличие АФК.
Вследствие передачи больших мощностей и обеспечения высокого КПД активные120элементы МУМС работают в режимах, близких к насыщению, вследствие чегоих групповые передаточные характеристики (об этом говорит «шлейф» линий)могут иметь различный характер (рисунок 4.2).Обеспечение высокой энергетической эффективности – важное требование, поскольку уменьшаются уровни ИМС и их мощность фактически обращается в полезную, минимизируя потребляемую от источников питания мощность.Это увеличивает срок службы транзисторов и упрощает системы охлаждения, что приводит к уменьшению размеров МУМС. Последнее является важным для МУМС, интегрированными в ИА и АФАР БС или РТР, осуществляющими радиосвязь на загородных трассах и в горном ландшафте.Рисунок 4.2 – Групповые амплитудные и фазо-амплитудные ПХ МУМСПри передаче больших мощностей и высоком КПД транзисторы работаютв режимах, близких к насыщению, поэтому поведение их АХ и ФАХ может121иметь различный характер [13, с.
123-145; 95, с.75-84; 97, с.587–592; 98, с.364].В сочетании с инерционными электрическими входными и выходными цепямиМУМС образуют нелинейные динамические системы, в которых и возникаютИМС. Часто ошибочно полагают, что причины возникновения ИМС и их характеристики известны.В реальных условиях решается обратная задача: сначала путем предварительных исследований необходимо определить ПХ нелинейных МУМС, а затемпровести спектральный мониторинг в полосах канальных частот. Для этого используют различные модели и групповых сигналов, и передаточных характеристик МУМС.Подвижная связь на загородных трассах и в горахВ современных радиосистемах связи на сложных трассах и в горной местности используются радиоволны дециметрового диапазона, которые испытывают сильные отражения от окружающих объектов и подстилающей поверхности.
Это приводит к многолучевому распространению радиосигнала. Сложениев точке приема радиоволн, пришедших разными путями и имеющих соответственно разные фазы, но сравнительно одинаковые мощности, вызывает усилениерезультирующего сигнала до 10 дБ или, что чаще, ослабление до 30 дБ. Подобные искажения результирующего сигнала обусловливают межсимвольную интерференцию.
Колебания среднего уровня сигнала приводят к замираниям. Онибывают быстрыми и медленными. Опасность представляют первые. Для борьбы с быстрыми замираниями можно использовать различные устройства, прежде всего специфические антенны с нестандартными ДН.При осуществлении подвижной связи на загородных трассах и в горнойместности имеют место проблемы, связанные с распространением электромагнитных колебаний [11, с.55-67]. Проблемы возникают при связи БС илиретранслятора с движущимся абонентом, когда сравнительно короткие, но переменные по длине линии радиосвязи быстро превращаются из открытых трассв закрытые.122В этом случае к приемной антенне приходят несколько сигналов с разнымзапаздыванием по времени за счет неоднократных переотражений волн элементами зданий.
При этом уровень принимаемого сигнала испытывает глубокие, до15…40 дБ, быстрые замирания, зависящие от плотности объектов (холмов, гор,впадин).В результате исследований стало ясно, что для электромагнитных полей втаких условиях характерны пространственные интерференционные явления,образуемые множеством волн с различными амплитудами и фазами из-за дифракции на препятствиях и многократных отражений от них.В этом случае волны преодолевают различные расстояния и приходят кантенне с разным временем задержки [13, с.
123-145; 95, с.75-84; 97, с.587–592;98, с.364]..Было установлено, что период пространственных флуктуаций сигнала попорядку значений близок к длине волны излучения [11, с.55-67].Задача о распространении сигналов в горах оказалась многопараметрической, поскольку уровни принимаемых сигналов зависели от рельефа местности,высот антенн передатчика и приемника, наличия отдельно стоящих деревьев илесопарковых насаждений и уличного транспорта.В настоящее время установлены основные закономерности распределения электромагнитных полей в городах.
Многочисленными исследованиями иизмерениями установлено, что при высоте приемной антенны на уровне крышиавтомобиля напряженность поля убывает обратно пропорционально квадратурасстояния [13, с. 123-145; 95, с.75-84; 97, с.587–592; 98, с.364].Моделирование местности и объектов позволяет определять лишь средние значения уровней сигналов и не может служить для оценок статистики полей ЭМИ.В последние годы были изучены экспериментально закономерности распространения на коротких расстояниях, что позволило создать радиосистемысвязи с автомобилями, пешеходами и связь на базе радиотелефонов.1234.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
