Диссертация (1137272), страница 2
Текст из файла (страница 2)
За счеттого, что стандартные антенны не могут отслеживать местоположение абонента и поэтому должны излучать сигнал большей мощности.Это может вызвать за собой эффект интермодуляции между канальными сигналами или сигналами соседних сот. Поэтому и необходимы специализированные антенны. В связи с этим резко возрастает потребность в новыхконструкциях антенн и методиках проектирования, способных обеспечитьповышение эффективности радиосистем.Дело в том, что операторы связи могут изменять интенсивность излучения в течение суток или в определенные дни недели.
Обычно установленные набазовых станциях интеллектуальные антенны объединяются в антенные решетки с цифровой обработкой сигнала, что позволяет регулировать прием и передачу сигналов. Другими словами, этот тип системы может автоматически изменять направление излучения в ту сторону, где это необходимо.Интеллектуальной антенны и АФАР находят пользователя, отслеживаютего перемещение и обеспечивают его оптимальным уровнем радиосигнала, по-8ка он находится в зоне действия данной станции или ретранслятора.
Поэтомусвоевременный учет тонкостей распространения электромагнитных колебанийпри выборе местоположения ретранслятора, является важной теоретической ипрактической задачей.Эти вопросы тесно и органично связаны между собой, упираются в решение поставленных проблем и представляют собой комплексную задачу. Поэтому тема диссертации, посвященная вопросам построения высокоэффективныхмногоканальных радиосистем связи с малыми нелинейными искажениями и соспециализированными антеннами для загородных и горных трасс, является актуальной.Диссертация посвящена разработке радиосистем и устройств связи со сложными и управляемыми характеристиками направленности ИА и АФАР, а такжеразвитию и усовершенствованию методики проектирования и оптимизации параметров таких антенных систем на основе применения электродинамического анализа распространения радиоволн в сочетании с экспериментами.Целью работы и задачами диссертационного исследования являетсяразработка оптимальных моделей специализированных антенных устройствдля повышения эффективности и устройств связи и передачи информации смалыми нелинейными искажениями при распространении электромагнитных волн на сложных по рельефу загородных трассах в горном ландшафте.Для достижения этой цели в диссертации:• проведен анализ влияния формы поверхности многослойной структурыподстилающей трассы со статистически неровными границами на процессформирования отраженного электромагнитного поля;• исследованы условия распространения метровых и дециметровых радиоволн на трассах в загородной и горной местности;• проведена сравнительная оценка расчетных и экспериментальных данныхдля сложных по рельефу загородных и горных радиотрасс в метровом диапазо-9не, подтвердившая применимость предложенных моделей и методов расчетаэлектромагнитного поля;• разработаны модели специализированных антенных устройств для повышения эффективности радиотехнических систем связи с малыми нелинейнымиискажениями для загородных и горных трасс.Областями исследований диссертации являются:• моделирование распространения электромагнитных волн на различныхтрассах в природных средах и влияние условий распространения и вида подстилающей поверхности на характеристики антенн;• решение внешних дифракционных задач электродинамики для анализа исинтеза высокоэффективных антенн и возможных путей их моделирования ипостроения;• исследование характеристик антенн для их модернизации, что позволяетсоздавать высокоэффективную технологию передачи данных на загородныхтрассах и в условиях горного ландшафта;• изыскание рациональных путей построения, исследование и разработкановых антенных систем с существенно улучшенными параметрами для применения на загородных трассах в горном ландшафте;• принцип интегрирования МУМС в модули передающих ИА и АФАР радиосистем связи с малыми нелинейными искажениями.Методы исследования.
В диссертации использовались аналитическийаппарат электродинамики и распространения радиоволн, метод математического моделирования излучающих систем, численные методы решения интегральных уравнений, численные и аналитические методы проектирования специализированных антенных устройств и радиотехнических систем связи с малыминелинейными искажениями.Кроме того применялся спектральный анализ групповых усиленных сигналов и методы аппроксимации нелинейных характеристик усилителей мощности цилиндрическими функциями.10Научная новизна. Научная новизна заключается в следующем:1.
Исследовано и проведено моделирование процесса распространенияэлектромагнитных волн на различных сложных по рельефу трассах в природных средах и их влияние на характеристики антенн.2. Проведен численный анализ структуры электромагнитного поля вблизиместа размещения антенной системы для сложных по рельефу загородных игорных трасс.3. Созданы новые методы моделирования диаграмм направленности АФАРс интегрированными МУМС; разработаны модели специализированных антенных устройств для повышения эффективности радиотехнических систем связидля загородных и горных трасс.4. Разработаны и испытаны линеаризированные усилительные тракты с малыми нелинейными искажениями, интегрированные в интеллектуальные антенны и АФАР радиосистем и устройств связи.Практическая ценность. Результаты работы в виде предложенных методов, моделей и технических решений позволяют создать новые антенные системы с существенно улучшенными параметрами для применения на загородныхтрассах и в горном ландшафте.Предложенные методы, модели и технические решения позволяют учестьраспространение радиоволн уже на этапе проектирования радиосистем и устройств связи, что обеспечивает заданную зону покрытия с более качественнымобслуживанием и с меньшими энергетическими затратами.Основные положения, выносимые на защиту1.
Новые методы исследования и моделирования распространения радиоволн на сложных по рельефу трассах в природных средах и их влияние на характеристики антенных устройств радиотехнических систем связи.2. Результаты численного анализа структуры электромагнитного поля вблизи места размещения антенных устройств радиотехнических систем связи длясложных по рельефу загородных и горных трасс.113. Новые методы моделирования диаграмм направленности АФАР и ИА синтегрированными МУМС.4. Линеаризированные усилительные тракты с малыми нелинейными искажениями, интегрированные в интеллектуальные антенны и АФАР радиосистеми устройств связи.Внедрение результатов работыОтдельные результаты диссертации применены в институте общей физики им.
А.М. Прохорова Российской академии наук.Результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедре телекоммуникационных систем МИРЭА.Материалы предназначены для студентов, обучающихся по направлениюподготовки «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» и используются в курсовом проектировании по дисциплинам «Общая теория связи» и«Антенны и устройства СВЧ».Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались наследующих научно-технических конференциях:- X, XI и XII Международные научно-практические конференции «Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий» (ИНФО),Г.Сочи , 1-10 октября 2013,2014,2015 г.-МатериалыМеждународнойнаучно-техническойконференции«INTERMATIC», МИРЭА, Г. Москва,1 – 5 декабря 2014 г.-IIМеждународная научно-практическая конференция «Актуальныепроблемы и перспективы развития радиотехнических и инфокоммуникационных систем «Радиоинфоком-2015», МИРЭА, Г.
Москва , 14-18 апреля 2015 г.Достоверность результатов диссертации. Достоверность результатовподтверждается соответствием теоретических и экспериментальных характеристик исследуемых устройств.12При проведении диссертационных исследований использованы известныеи проверенные математические методы; совпадением результатов с данными,полученными другими авторами, а также актами об использовании результатовдиссертации.Публикации. Результаты исследований опубликованы в 13 работах.
Изних 3 статьи в ведущих научных изданиях, рекомендуемых ВАК минобрнаукиРФ для публикации материалов диссертаций, представляемых на соисканиеученой степени кандидата наук; 10 докладов в трудах международных, российских и Вузовских конференций.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников информации,включающего 134 наименования, и приложения; содержит 167 страницы текста, 65 рисунков и 3 таблицы.Личный вклад. Все результаты и положения, составляющие основноесодержание диссертации, разработаны и получены лично автором или при егонепосредственном участии.13Глава 1. Особенности применения радиосистем и устройств связи смалыми нелинейными искажениями на сложных по структуре трассах1.1.
Современные радиосистемы и устройствасвязи для загородных и горных трассСовременные радиосистемы и устройства связи со специализированнымиантеннами для сложных рельефу загородных и горных трасс один из видов радиосвязи, основанный на использовании базовых станций (БС) и ретрансляторов (РТР) путем вынесения их в определенные точки местности (рисунок 1.1).То есть радиосистемы связи для сложных рельефу загородных и горных трасс –особый вид спутниковых (ССС) или радиорелейных линий связи, если антеннуРТР подвесить на опору, высота которой обеспечивает радиосвязь с мобильнымабонентом на заданной дальности. В спутниковой радиосистеме связи (рисунок1.1,а) значительно увеличивается зона прямой видимости поверхности Земли,просматриваемой с ИСЗ и, соответственно, размеры земной территории, с которой он виден в один и тот же момент времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
